Para ilmuwan baru saja menciptakan medan magnet terkuat di alam semesta

Anda mungkin belum pernah mendengar tentang magnetar, namun singkatnya, magnetar adalah jenis bintang neutron aneh yang medan magnetnya sekitar satu triliun kali lebih kuat daripada medan magnet Bumi.

Untuk menggambarkan kekuatannya, jika Anda mendekati magnetar yang berjarak sekitar 1.000 kilometer (600 mil), seluruh tubuh Anda akan hancur.

Medan kuatnya yang tak terbayangkan akan merobek elektron dari atom Anda, mengubah Anda menjadi awan ion monoatomik – atom tunggal tanpa elektron – seperti Langit BumiCatatan.

Namun, para ilmuwan baru saja menemukan bahwa mungkin ada wilayah, di planet kita tercinta ini, di mana kilatan magnet meledak dengan kekuatan sedemikian rupa sehingga membuat magnetar tampak sangat lemah.

Bagaimana ini mungkin? Anda bertanya. Ya, jawabannya tidak jelas.

Ini dimulai di Laboratorium Nasional Brookhaven Departemen Energi AS. Atau, lebih spesifiknya, di Penumbuk Ion Berat Relativistik (RHIC).

Para ilmuwan dapat melacak jalur partikel yang muncul dari tumbukan ion berat di RHIC(Roger Stoutenberg dan Jane Abramowitz/Laboratorium Nasional Brookhaven)

Setelah menghancurkan inti ion berat yang berbeda bersama-sama dalam akselerator partikel masif ini, fisikawan di Laboratorium Brookhaven menemukan bukti adanya medan magnet skalar.

Kini, dengan mengukur pergerakan partikel yang lebih kecil lagi – quark (satuan dasar semua materi yang terlihat di alam semesta) dan gluon (“lem” yang menyatukan quark untuk membentuk proton dan neutron) – para ilmuwan berharap mendapatkan informasi baru. wawasan mendalam tentang cara kerja atom.

Penting untuk dicatat bahwa selain dua partikel elementer ini, terdapat antiquark.

Untuk setiap “rasa” quark, ada antiquark, yang memiliki massa dan energi diam yang sama dengan quark lawannya, tetapi muatan dan bilangan kuantumnya berlawanan.

Masa hidup quark dan antiquark di dalam partikel nuklir sangatlah singkat. Namun semakin kita dapat memahami bagaimana mereka bergerak dan berinteraksi, semakin baik para ahli dalam memahami bagaimana materi – dan seluruh alam semesta – terbentuk.

Untuk memetakan aktivitas partikel fundamental ini, fisikawan memerlukan medan magnet yang sangat kuat.

Untuk menciptakan hal ini, tim di Laboratorium Brookhaven menggunakan RHIC untuk menciptakan tabrakan inti atom berat di luar pusat – dalam hal ini, emas.

Medan magnet kuat yang dihasilkan oleh proses ini menghasilkan arus listrik pada quark dan gluon yang “terbebas” dari proton dan neutron yang terpisah selama tumbukan.

Hasilnya adalah para ahli kini telah menemukan cara baru untuk mempelajari konduktivitas listrik “quark-gluon plasma” (QGP) – keadaan di mana quark dan gluon terlepas dari tumbukan proton dan neutron – yang akan membantu meningkatkan pemahaman kita tentang hal-hal ini. Bahan penyusun kehidupan.

Tabrakan ion-ion berat menghasilkan medan elektromagnetik yang sangat kuat(Tiffany Bowman dan Jane Abramowitz/Laboratorium Nasional Brookhaven)

“Ini adalah pengukuran pertama tentang bagaimana medan magnet berinteraksi dengan plasma quark-gluon (QGP),” kata Duo Chen, fisikawan dari Universitas Fudan Tiongkok dan pemimpin analisis baru. izin.

Memang benar, mengukur efek tumbukan di luar pusat pada partikel yang mengalir adalah satu-satunya cara untuk memberikan bukti langsung keberadaan medan magnet yang kuat ini.

Para ahli telah lama percaya bahwa tabrakan di luar pusat akan menghasilkan medan magnet yang kuat, namun selama bertahun-tahun hal ini mustahil untuk dibuktikan.

Hal ini karena hal-hal terjadi sangat cepat dalam tumbukan ion berat, yang berarti medan tersebut tidak bertahan lama.

Yang kami maksud dengan tidak lama adalah ia menghilang dalam sepersepuluh juta dari sepersejuta miliar detik, yang pasti membuatnya sulit untuk diperhatikan.

Namun, betapapun cepatnya dunia ini, itu pasti sangat kuat. Hal ini karena beberapa proton bermuatan positif dan neutron netral yang tidak bertabrakan yang membentuk inti atom terlempar keluar, menciptakan pusaran magnet yang begitu kuat hingga menghasilkan lebih banyak gauss (satuan induksi magnetik) daripada bintang neutron.

“Muatan positif yang bergerak cepat ini seharusnya menghasilkan medan magnet yang sangat kuat, diperkirakan berukuran 1018 gauss,” jelas fisikawan UCLA Gang Wang.

Sebagai perbandingan, ia mencatat, bintang neutron – objek terpadat di alam semesta – memiliki medan magnet sekitar 1.014 gauss, sedangkan magnet kulkas menghasilkan medan magnet sekitar 100 gauss, dan medan magnet pelindung bumi hanya 0,5 gauss.

Ini berarti bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh tumbukan ion-ion berat di luar pusat “mungkin yang terkuat di alam semesta kita,” kata Wang.

Medan magnet yang dihasilkan jauh lebih besar dibandingkan medan magnet bintang neutron(I stok)

Namun seperti yang telah kami jelaskan sebelumnya, para ilmuwan belum bisa mengukur lapangan secara langsung. Jadi, mereka malah mengamati gerakan kolektif partikel bermuatan.

“Kami ingin melihat apakah partikel bermuatan yang dihasilkan oleh tumbukan ion berat di luar pusat dibelokkan dengan cara yang hanya dapat dijelaskan dengan adanya medan elektromagnetik di titik kecil QGP yang muncul dalam tumbukan tersebut,” kata Aihong Tang. , seorang fisikawan Laboratorium Brookhaven.

Tim melacak gerakan kolektif dari pasangan partikel bermuatan yang berbeda sambil mengesampingkan pengaruh pengaruh non-elektromagnetik yang bersaing.

“Pada akhirnya, kita melihat pola defleksi yang bergantung pada muatan yang hanya dapat distimulasi oleh medan elektromagnetik di QGP – sebuah tanda yang jelas dari induksi Faraday (hukum yang menyatakan bahwa perubahan fluks magnet menginduksi medan listrik),” Tang menegaskan.

Sekarang para ilmuwan memiliki bukti bahwa medan magnet menghasilkan medan elektromagnetik di QGP, mereka dapat memeriksa konduktivitas QGP.

“Ini adalah karakteristik dasar dan penting,” kata Shen. “Kami dapat menyimpulkan nilai konduktivitas dari pengukuran gerak kolektif yang kami lakukan.

“Tingkat defleksi partikel berhubungan langsung dengan kekuatan medan elektromagnetik dan konduktivitas QGP, dan belum ada yang mengukur konduktivitas QGP sebelumnya.”

berlangganan Untuk buletin mingguan Indy100 gratis kami

Bagikan pendapat Anda di berita demokrasi kami. Klik ikon upvote di bagian atas halaman untuk membantu menaikkan peringkat artikel ini di indy100