لقد أنشأ العلماء للتو أقوى مجال مغناطيسي في الكون

ربما لم تسمع من قبل عن النجوم المغناطيسية، لكنها باختصار نوع غريب من النجوم النيوترونية التي يكون مجالها المغناطيسي أقوى بحوالي تريليون مرة من مجال الأرض.

لتوضيح قوتهم، إذا اقتربت من نجم مغناطيسي على بعد حوالي 1000 كيلومتر (600 ميل)، فسيتم تدمير جسمك بالكامل.

إن مجاله القوي الذي لا يمكن تصوره سوف يمزق الإلكترونات بعيدًا عن ذراتك، ويحولك إلى سحابة من الأيونات الأحادية الذرة – ذرات مفردة بدون إلكترونات – كما EarthSkyملحوظات.

ومع ذلك، اكتشف العلماء للتو أنه من الممكن أن تكون هناك مناطق، هنا على كوكبنا الحبيب، حيث تنفجر ومضات من المغناطيسية بقوة تجعل النجوم المغناطيسية تبدو ضعيفة بشكل إيجابي.

كيف على الأرض يكون هذا ممكنا؟ أنت تسأل. حسنًا، الجواب ليس واضحًا.

يبدأ الأمر في مختبر بروكهافن الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية. أو، بشكل أكثر تحديدا، في مصادم الأيونات الثقيلة النسبي (RHIC).

يمكن للعلماء تتبع مسارات الجسيمات الناشئة من تصادمات الأيونات الثقيلة في RHIC(روجر ستوتنبرج وجين أبراموفيتز/مختبر بروكهافن الوطني)

بعد تحطيم نوى الأيونات الثقيلة المختلفة معًا في معجل الجسيمات الضخم هذا، وجد الفيزيائيون في مختبر بروكهافن دليلاً على وجود مجالات مغناطيسية قياسية.

والآن، من خلال قياس حركة الجسيمات الأصغر حجمًا – الكواركات (الوحدات الأساسية لكل المواد المرئية في الكون) والغلوونات (“الغراء” الذي يربط الكواركات معًا لتكوين أمثال البروتونات والنيوترونات) – يأمل العلماء في الحصول على معلومات جديدة نظرة ثاقبة العمل الداخلي العميق للذرات.

من المهم أن نلاحظ أنه إلى جانب هذين الجسيمين الأوليين، توجد كواركات مضادة.

لكل “نكهة” من الكوارك، هناك كوارك مضاد، له نفس الكتلة والطاقة الساكنة مثل الكوارك المقابل له، ولكن له شحنة معاكسة وعدد الكم.

عمر الكواركات والكواركات المضادة داخل الجسيمات النووية قصير. ولكن كلما تمكنا من فهم كيفية تحركها وتفاعلها، كلما أصبح الخبراء أفضل في فهم كيفية بناء المادة – وبالتالي الكون بأكمله -.

ومن أجل رسم خريطة لنشاط هذه الجسيمات الأساسية، يحتاج الفيزيائيون إلى مجال مغناطيسي فائق القوة.

لإنشاء هذا، استخدم الفريق في مختبر Brookhaven RHIC لإنشاء تصادمات خارج المركز للنوى الذرية الثقيلة – في هذه الحالة، الذهب.

أدى المجال المغناطيسي القوي الناتج عن هذه العملية إلى توليد تيار كهربائي في الكواركات والجلونات التي “تحررت” من البروتونات والنيوترونات التي انفصلت أثناء الاصطدامات.

والنتيجة هي أن الخبراء ابتكروا الآن طريقة جديدة لدراسة التوصيل الكهربائي لهذه “بلازما الكوارك-غلوون” (QGP) – وهي الحالة التي تتحرر فيها الكواركات والغلوونات من البروتونات والنيوترونات المتصادمة – والتي ستساعد في تحسين فهمنا لهذه الأمور. اللبنات الأساسية للحياة.

تصادم الأيونات الثقيلة يولد مجالًا كهرومغناطيسيًا قويًا للغاية(تيفاني بومان وجين أبراموفيتز/مختبر بروكهافن الوطني)

وقال ديو شين، عالم الفيزياء من جامعة فودان الصينية وقائد التحليل الجديد: “هذا هو القياس الأول لكيفية تفاعل المجال المغناطيسي مع بلازما كوارك غلوون (QGP).” تصريح.

وبالفعل، فإن قياس تأثير هذه الاصطدامات البعيدة عن المركز على الجسيمات المتدفقة، هو الطريقة الوحيدة لتقديم دليل مباشر على وجود هذه المجالات المغناطيسية القوية.

لقد اعتقد الخبراء منذ فترة طويلة أن مثل هذه الاصطدامات البعيدة عن المركز من شأنها أن تولد مجالات مغناطيسية قوية، ولكن لسنوات كان من المستحيل إثبات ذلك.

وذلك لأن الأشياء تحدث بسرعة كبيرة في تصادمات الأيونات الثقيلة، مما يعني أن المجال لا يدوم طويلاً.

ونعني بفترة ليست طويلة أنه يختفي خلال عشرة ملايين من مليار مليار من الثانية، مما يجعل من الصعب ملاحظته حتماً.

ومع ذلك، مهما كان هذا المجال عابرًا، فمن المؤكد أنه قوي مثل الجحيم. وذلك لأن بعض البروتونات غير المتصادمة ذات الشحنة الموجبة والنيوترونات المحايدة التي تشكل النوى يتم إرسالها بشكل حلزوني، مما يؤدي إلى دوامة من المغناطيسية قوية جدًا، فهي توفر جاوسًا (وحدة الحث المغناطيسي) أكثر من النجم النيوتروني.

وأوضح جانج وانج، عالم الفيزياء بجامعة كاليفورنيا، أن “هذه الشحنات الإيجابية سريعة الحركة يجب أن تولد مجالًا مغناطيسيًا قويًا للغاية، من المتوقع أن يكون 1018 غاوس”.

وعلى سبيل المقارنة، أشار إلى أن النجوم النيوترونية – وهي الأجسام الأكثر كثافة في الكون – لها مجالات تبلغ حوالي 1014 غاوس، في حين أن مغناطيس الثلاجة ينتج مجالًا يبلغ حوالي 100 غاوس، والمجال المغناطيسي الواقي للأرض هو مجرد 0.5 غاوس.

وقال وانغ إن هذا يعني أن المجال المغناطيسي الناتج عن اصطدامات الأيونات الثقيلة خارج المركز “ربما يكون الأقوى في عالمنا”.

كان المجال المغناطيسي المتولد أكبر بكثير من المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني(إستوك)

ومع ذلك، كما أوضحنا من قبل، لم يتمكن العلماء من قياس المجال بشكل مباشر. لذا، بدلًا من ذلك، لاحظوا الحركة الجماعية للجسيمات المشحونة.

“أردنا أن نرى ما إذا كانت الجسيمات المشحونة الناتجة عن تصادمات الأيونات الثقيلة خارج المركز قد انحرفت بطريقة لا يمكن تفسيرها إلا من خلال وجود مجال كهرومغناطيسي في البقع الصغيرة من QGP التي نشأت في هذه التصادمات”، قال أيهونج تانج، وقال فيزيائي مختبر بروكهافن.

قام الفريق بتتبع الحركة الجماعية لأزواج مختلفة من الجسيمات المشحونة مع استبعاد تأثير التأثيرات غير الكهرومغناطيسية المتنافسة.

“في النهاية، نرى نمطًا من الانحراف المعتمد على الشحنة والذي لا يمكن تحفيزه إلا بواسطة مجال كهرومغناطيسي في QGP – وهي علامة واضحة على تحريض فاراداي (قانون ينص على أن تغير التدفق المغناطيسي يحفز مجالًا كهربائيًا)” تانغ مؤكد.

والآن بعد أن أصبح لدى العلماء دليل على أن المجالات المغناطيسية تولد مجالًا كهرومغناطيسيًا في برنامج QGP، يمكنهم التحقق من موصلية برنامج QGP.

وقال شين: “هذه خاصية أساسية ومهمة”. “يمكننا أن نستنتج قيمة الموصلية من قياسنا للحركة الجماعية.

“إن مدى انحراف الجسيمات يرتبط مباشرة بقوة المجال الكهرومغناطيسي والموصلية في QGP، ولم يقم أحد بقياس موصلية QGP من قبل.”

اشتراك لنشرتنا الإخبارية الأسبوعية المجانية Indy100

شارك برأيك في أخبارنا الديمقراطية. انقر على أيقونة التصويت الإيجابي في أعلى الصفحة للمساعدة في رفع هذه المقالة من خلال تصنيفات indy100