科学者たちは宇宙で最も強い磁場を作り出したばかりです

おそらくマグネターについて聞いたことがないでしょうが、簡単に言うと、マグネターは、磁場が地球の磁場の約 1 兆倍強い、奇妙なタイプの中性子星です。

その威力を大局的に見てみると、約 1,000 キロメートル (600 マイル) 離れたマグネターに近づくと、体全体が破壊されてしまいます。

その想像を絶する強力な場は原子から電子を引きはがし、あなたを単原子イオン（電子を持たない単一原子）の雲に変えます。 地球の空ノート。

しかし、科学者たちは、私たちの愛する地球上に、マグネターが非常に弱く見えるほどの力で磁気フラッシュが爆発する地域があるかもしれないことを発見したところです。

これはどのようにして可能でしょうか? あなたが尋ねる。 まあ、答えは不明です。

それは米国エネルギー省のブルックヘブン国立研究所で始まりました。 または、より具体的には、 相対論的重イオン衝突型加速器 (RHIC)。

科学者たちは、RHIC での重イオン衝突から出現した粒子の経路を追跡することができました。(ロジャー・スタウテンバーグとジェーン・アブラモウィッツ/ブルックヘブン国立研究所)

ブルックヘブン研究所の物理学者たちは、この巨大な粒子加速器でさまざまな重イオン核を衝突させた後、スカラー磁場の存在の証拠を発見しました。

現在、さらに小さな粒子であるクォーク (宇宙のすべての目に見える物質の基本単位) とグルーオン (クォークをつなぎ合わせて陽子や中性子を形成する「接着剤」) の動きを測定することで、科学者たちは新たな情報を得ることを期待しています。 原子がどのように機能するかについての深い洞察。

これら 2 つの素粒子の他に、反クオークが存在することに注意することが重要です。

クォークのそれぞれの「フレーバー」には、対応するものと同じ静止質量とエネルギーを持ちますが、逆の電荷と量子数を持つ反クォークが存在します。

核粒子内のクォークと反クォークの寿命は非常に短いです。 しかし、それらがどのように動き、相互作用するのかを理解すればするほど、専門家は物質、そして宇宙全体がどのように形成されたのかをよりよく理解できるようになるでしょう。

これらの基本粒子の活動をマッピングするには、物理学者は非常に強力な磁場を必要とします。

これを作成するために、ブルックヘブン研究所のチームは RHIC を使用して、重い原子核 (この場合は金) の中心を外れた衝突を作成しました。

このプロセスによって生成される強力な磁場は、衝突中に分離する陽子と中性子から「解放」されるクォークとグルーオンに電流を生成します。

その結果、専門家は現在、「クォーク・グルーオン・プラズマ」（QGP）（クォークとグルーオンが陽子と中性子の衝突から逃れる状態）の電気伝導率を研究する新しい方法を発見しました。これは、これらのことについての私たちの理解を深めるのに役立ちます。 。 生活の基本的な材料。

重イオンの衝突により非常に強い電磁場が発生します(ティファニー・ボウマンとジェーン・アブラモウィッツ/ブルックヘブン国立研究所)

「これは、磁場がクォークグルーオンプラズマ（QGP）とどのように相互作用するかを初めて測定したものです」と、中国の復丹大学の物理学者であり、新しい分析のリーダーであるデュオ・チェン氏は述べた。 許可。

実際、流動粒子に対する偏心衝突の影響を測定することは、これらの強力な磁場の存在の直接的な証拠を提供する唯一の方法です。

専門家は長年、中心を外れた衝突では強い磁場が発生すると信じていたが、長年にわたりこれを証明することは不可能であった。

これは、重イオンの衝突では物事が非常に早く起こり、その場が長く続かないことを意味するためです。

それほど長くないというのは、100万分の1秒以内に消えることを意味しており、間違いなく気づきにくいです。

しかし、どんなに速い世界であっても、それは非常に強力でなければなりません。 これは、原子核を構成する正に帯電した陽子と衝突しない中性子の一部が放出され、中性子星よりも多くのガウス（磁気誘導の単位）を発生させるほど強力な磁気渦が発生するためです。

「この高速移動する正電荷は、1018 ガウスと推定される非常に強い磁場を生成するはずです」と UCLA の物理学者、Gang Wang 氏は説明します。

比較のために、宇宙で最も密度の高い天体である中性子星は約 1,014 ガウスの磁場を持っているが、冷蔵庫の磁石は約 100 ガウスの磁場を生成し、地球の保護磁場はわずか 0.5 ガウスであると彼は述べています。

これは、中心を外れた重イオンの衝突によって生成される磁場が「おそらく宇宙で最も強いことを意味する」とワン氏は述べた。

結果として生じる磁場は、中性子星の磁場よりもはるかに大きくなります。（大丈夫だよ）

ただし、前に説明したように、科学者はフィールドを直接測定することはできません。 そこで、彼らは代わりに荷電粒子の集団運動を観察した。

「私たちは、中心を外れた重イオン衝突によって生成された荷電粒子が、衝突で現れた小さな QGP スポット内の電磁場の存在によってのみ説明できる方法で偏向されるかどうかを確認したかったのです」と Aihong Tang 氏は述べています。 、ブルックヘブン研究所の物理学者。

研究チームは、競合する非電磁的な影響を排除しながら、異なる荷電粒子のペアの集団運動を追跡しました。

「最終的には、QGP の電磁場によってのみ刺激される電荷依存の偏向パターンが確認されました。これは、ファラデー誘導 (磁束の変化が電場を誘導することを示す法則) の明らかな兆候です」と Tang 氏は強調しました。

科学者たちは磁場が QGP 内で電磁場を生成するという証拠を手に入れたので、QGP の導電性を調べることができます。

「これは基本的かつ重要な特性です」とシェン氏は言います。 「私たちが行った集団運動の測定から導電率の値を推定することができます。

「粒子の偏向の程度は、電磁場の強さと QGP の導電率に直接関係します。これまで誰も QGP の導電率を測定したことがありません。」

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