Para ilmuwan telah menciptakan medan magnet terkuat di alam semesta

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

Sebagai gambaran kekuatannya, jika Anda mendekati magnet yang berjarak 1.000 kilometer (600 mil), seluruh tubuh Anda akan hancur.

Medan kuatnya yang tak terbayangkan merobek elektron dari atom Anda, mengubah Anda menjadi awan ion monoatomik – atom tunggal tanpa elektron – dan seterusnya. langit bumiCatatan.

Namun, para ilmuwan telah menemukan bahwa planet kita tercinta mungkin memiliki wilayah yang dipenuhi magnetoluminescence yang membuat magnetnya 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 Tabrakan Ion Berat Relativistik (RHIC).

Di RHIC, para ilmuwan dapat melacak jalur partikel yang berasal dari tumbukan ion tinggi.(Roger Stoutenberg dan Jane Abramowitz/Laboratorium Nasional Brookhaven)

Setelah menghancurkan berbagai inti ion berat 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 – quark (unit dasar dari semua materi yang dapat diamati di alam semesta) dan gluon (“lem” yang menyatukan quark untuk membentuk proton dan neutron) – para ilmuwan berharap dapat memperoleh informasi baru. Pandangan mendalam tentang cara kerja atom.

Perlu dicatat bahwa selain dua partikel fundamental ini, terdapat juga partikel kuno.

Untuk setiap “rasa” quark, terdapat partikel purba yang memiliki massa diam dan energi yang sama dengan partikelnya, tetapi dengan muatan dan bilangan kuantum yang berlawanan.

Quark dan antiquark dalam partikel nuklir memiliki masa hidup yang sangat singkat. Namun semakin kita dapat memahami bagaimana mereka bergerak dan berinteraksi, semakin baik pula ilmuwan dalam memahami bagaimana materi – dan seluruh alam semesta – terbentuk.

Untuk memetakan perilaku partikel elementer 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 diciptakan oleh proses ini menghasilkan listrik di quark dan gluon, yang “terlepas” dari proton dan neutron yang terpecah selama tumbukan.

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

Tabrakan ion-ion berat menciptakan 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 Dio Chen, fisikawan di 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 menghasilkan medan magnet yang kuat, namun hal ini tidak mungkin dibuktikan selama bertahun-tahun.

Hal ini karena tumbukan ion tinggi terjadi dengan sangat cepat, yang berarti medan tersebut tidak bertahan lama.

Dalam jangka panjang, itu berarti ia menghilang dalam sepersejuta miliar detik, dan hal ini jelas sulit untuk diperhatikan.

Namun, tidak peduli seberapa cepat dunia ini, ia pasti sangat kuat. Hal ini terjadi karena sebagian proton bermuatan positif dan neutron netral yang menyusun inti atom terlontar, sehingga menciptakan pusaran magnet yang menghasilkan lebih banyak gauss (satuan induksi magnet) dibandingkan bintang neutron.

“Muatan positif yang bergerak cepat ini seharusnya menciptakan medan magnet kuat yang diperkirakan mencapai 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(Saya Terkejut)

Namun, seperti yang telah kami jelaskan sebelumnya, para ilmuwan tidak dapat 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-titik kecil QGP yang muncul dalam tumbukan tersebut,” kata Eihong Tang. , fisikawan Laboratorium Brookhaven.

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

“Akhirnya, kita melihat pola defleksi yang bergantung pada muatan di QGP yang hanya dapat diinduksi oleh medan elektromagnetik—tanda yang jelas dari induksi Faraday (yang menyatakan bahwa perubahan fluks magnet menginduksi medan listrik),” tegas Tang.

Para ilmuwan sekarang memiliki bukti bahwa medan magnet menghasilkan medan elektromagnetik di QGP, dan mereka dapat mempelajari konduktivitas QGP.

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

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

Daftar Untuk buletin mingguan Indy100 gratis kami

Bagikan pendapat Anda tentang berita demokrasi kami. Untuk membantu menaikkan peringkat artikel ini di indy100, klik ikon upvote di bagian atas halaman