Najsilnejšie magnetické polia vo vesmíre by mohli byť práve na Zemi

Vo vesmíre sú miesta, kde sa hmota tak zdeformuje, že magnetizmus prerastie do extrémnej sily. Takzvané magnetary, gravitačne zhutnené jadrá vysoko dynamických neutrónových hviezd, koncentrujú magnetické polia na silu približne 100 biliónov gaussov. Napriek tomu tu na Zemi vieme vytvoriť malé oblasti magnetizmu so silou ďaleko prevyšujúcou dokonca aj tieto kozmické deformity.

Analýza interakcií častíc v Relativistickom urýchľovači ťažkých iónov (RHIC) v Brookhavenskom národnom laboratóriu amerického ministerstva energetiky odhalila náznaky rekordných magnetických polí, ktoré zanechali stopy na spŕške materiálu uvoľneného pri zrážke jadier rôznych ťažkých iónov. Meraním úlomkov ešte menších častíc kvarkov a gluónov, ktoré sa uvoľnili pri zrážkach mimo centra, získali fyzici poznatky o silách pôsobiacich hlboko vnútri atómov.

„Toto je prvé meranie toho, ako magnetické pole interaguje s kvarkovo-gluónovou plazmou,“ hovorí Diyu Shen, fyzik z projektu Solenoidal Tracker (označovaného aj STAR) v RHIC. Kvarky sú základné častice, ktoré blikajú a zanikajú v kvantových búrkach, pričom ich interakcie riadia krátko žijúce gluónové častice, ktoré spájajú výbuchy kvarkov a antikvarkov do protónov a neutrónov, z ktorých sa skladajú všetky atómy.

Poznanie toho, ako sa kvarky a antikvarky počas svojej krátkej životnosti ukrývajú a ponárajú do jadrových častíc, pomáha fyzikom lepšie pochopiť stavbu hmoty od základov. Hoci teoreticky možno mapovať aktivitu kvarkov a ich opačne nabitých antikvarkových dvojčiat pomocou niečoho, čo je známe ako chirálny magnetický efekt, v praxi je elektromagnetické pole v hmle vystavených kvarkov a gluónov príliš krátkodobé na to, aby sa dalo zachytiť, rýchlo podlieha toku konkurenčných prúdov.

Jednou zo situácií, v ktorej by podľa fyzikov mohlo vzniknúť užitočné magnetické pole, je zrážka ťažkých jadier, ktoré nie sú dokonale vycentrované. Vzájomným zrážaním by sa protóny v masívnych zväzkoch roztočili v nabitom víre, čo by viedlo k silnému magnetickému víru – takému silnému, že by mohol dodať viac gaussov ako chvejúca sa neutrónová hviezda.

„Tieto rýchlo sa pohybujúce kladné náboje by mali vytvárať veľmi silné magnetické pole, ktoré by malo mať hodnotu 1018 gaussov,“ hovorí fyzik zo STAR Gang Wang. „Je to pravdepodobne najsilnejšie magnetické pole v našom vesmíre.“ To by znamenalo, že tieto záblesky magnetizmu sú 10 000-krát silnejšie ako najsilnejší magnetar a 10 kvadriliónov (tisíc biliónov) krát silnejšie ako typická 100-gaussová magnetka na chladničku.

Tam, kde by magnetary mohli chrliť svoje magnetické víry desiatky tisíc rokov, by tieto protónmi vyvolané výbuchy magnetizmu trvali len desať milióntin miliardtiny sekundy, čo by znemožnilo akýkoľvek pohľad na samotné pole. Napriek tomu by jeho prítomnosť pocítili nabité kvarky uvoľnené pri zrážke.

Vrhaním jadier zlata na seba pri rôznych energiách a za vzájomných zrážok ruténia a zirkónia vedci dokázali preosiať zvyšky a identifikovať dráhy častíc, ktoré znamenali prítomnosť magnetického poľa. Vedci tak mohli merať distribúciu častíc spôsobom, ktorý poskytuje dôležité podrobnosti o elektrickej vodivosti kvarkovo-gluónovej plazmy. Výskum bol publikovaný v časopise Physical Review X.

Zdroj: sciencealert.com.