Postoje mesta u Univerzumu gde materija postaje toliko izobličena da magnetizam prerasta u nezamislivu silu. Poznati kao magnetari, gravitaciono sabijena jezgra ovih veoma dinamičnih neutronskih zvezda koncentrišu magnetna polja do jačine od oko 100 triliona gausa.
Ipak, ovde na Zemlji mogu postojati zone u kojima trepere sitni džepovi magnetizma sa snagom koja daleko prevazilazi čak i ove kosmičke monstruoznosti.
Analiza interakcija čestica na Relativističkom sudaraču teških jona (RHIC) u Nacionalnoj laboratoriji u Brukhejvenu Ministarstva energetike SAD (DOE) pronašla je tragove rekordnih magnetnih polja utisnutih na raspršivaču materijala koji se raspršuje jezgrom različitih teških jona.
Merenjem šrapnela još manjih čestica kvarka i gluona oslobođenih sudarima van centra, fizičari su stekli uvid u sile koje deluju duboko unutar atoma.
„Ovo je prvo merenje načina na koji magnetno polje stupa u interakciju sa kvark-gluonskom plazmom (KGP)“, kaže Diju Šen, fizičar u Solenoidal Tracker-u u saradnji RHIC (STAR) u DOE.
Kvarkovi su fundamentalne čestice koje se pojavljuju i nestaju u kvantnim mećavama, a njihove interakcije upravljaju kratkotrajnim gluonskim česticama koje vezuju kvarkove i antikvarkove oluje u protone i neutrone koji čine sve atome.
Poznavanje kako se kvarkovi i antikvarkovi savijaju i rone tokom svog kratkog veka unutar nuklearnih čestica pomaže fizičarima da bolje razumeju konstrukciju materije iz temelja, ali prostor u srcu atoma nije mesto za slaboumne.
Iako je teoretski moguće mapirati aktivnost kvarkova i njihovih suprotno naelektrisanih antikvark blizanaca koristeći nešto poznato kao kiralni magnetni efekat, u praksi je elektromagnetno polje unutar magle izloženih kvarkova i gluona suviše kratkog veka da bi se primetilo, brzo podleže. na tok konkurentskih struja.
Jedna situacija u kojoj su fizičari mislili da bi moglo da se generiše zgodno magnetno polje bio je sudar između teških jezgara koje nisu savršeno u centru.
Klizanjem jedan drugog, protoni unutar masivnih snopova bi bili poslani spiralno u naelektrisani vrtlog koji bi rezultirao snažnim vrtlogom magnetizma – toliko moćnim da bi mogli da isporuče više gausa od neutronske zvezde koja se trese.
„Ta pozitivna naelektrisanja koja se brzo kreću trebalo bi da generišu veoma jako magnetno polje, za koje se predviđa da će biti 10 18 gausa“, kaže Gang Vang, fizičar STAR.
„Ovo je verovatno najjače magnetno polje u našem univerzumu.“
To bi ove bljeskove magnetizma učinilo 10.000 puta jačim od najmoćnijeg magnetara i 10 kvadriliona puta jačim od 100 gausa tipičnog magneta za frižider.
Tamo gde bi magnetari mogli da stvaraju svoje magnetne vrtloge desetinama hiljada godina, ovi protonom indukovani erupci magnetizma trajali bi samo deset milionitih milijarditog dela milijarde sekunde, čineći bilo kakav pogled na samo polje nemogućim.
Ipak, njegovo prisustvo bi se i dalje osećalo naelektrisanim kvarkovima koji su se oslobodili sudara.
Bacajući jezgra zlata jedno na drugo različitim energijama, zajedno sa međusobnim sudarima rutenijuma i cirkonijuma, istraživači su bili u mogućnosti da probiju ostatke i identifikuju puteve kojima su krenule čestice koje su označavale prisustvo magnetnog polja.
Znajući ovo, mogli su da izmere distribuciju čestica na način koji daje važne detalje o električnoj provodljivosti kvark-gluonske plazme.
„Možemo zaključiti vrednost provodljivosti iz našeg merenja kolektivnog kretanja“, kaže Shen.
„Stepen do kojeg se čestice odbijaju direktno se odnosi na jačinu elektromagnetnog polja i provodljivost u KGP – i niko ranije nije merio provodljivost KGP-a.
