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Les scientifiques viennent de créer le champ magnétique le plus puissant de l’univers

Les scientifiques viennent de créer le champ magnétique le plus puissant de l’univers

Vous n’avez probablement jamais entendu parler d’un magnétar, mais en bref, un magnétar est un type étrange d’étoile à neutrons dont le champ magnétique est environ un billion de fois plus fort que le champ magnétique terrestre.

Pour mettre sa puissance en perspective, si vous vous approchez d’un magnétar à environ 1 000 kilomètres (600 miles), votre corps tout entier serait détruit.

Son champ incroyablement puissant arrachera les électrons de vos atomes, vous transformant en un nuage d’ions monoatomiques – des atomes simples sans électrons – comme Le ciel de la TerreRemarques.

Cependant, des scientifiques viennent de découvrir qu’il pourrait y avoir des régions, sur notre bien-aimée planète, où des éclairs magnétiques explosent avec une telle force qu’ils font paraître les magnétars très faibles.

Comment est-ce possible? tu demandes. Eh bien, la réponse n’est pas claire.

Tout a commencé au laboratoire national de Brookhaven du département américain de l’Énergie. Ou, plus précisément, dans Collisionneur d’ions lourds relativiste (RHIC).

Les scientifiques peuvent retracer les trajectoires des particules émergeant des collisions d’ions lourds au RHIC (Roger Stoutenberg et Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

Après avoir brisé différents noyaux d’ions lourds dans cet énorme accélérateur de particules, les physiciens du laboratoire de Brookhaven ont découvert des preuves de l’existence de champs magnétiques scalaires.

Désormais, en mesurant le mouvement de particules encore plus petites – les quarks (l’unité de base de toute la matière visible dans l’univers) et les gluons (la « colle » qui maintient les quarks ensemble pour former des protons et des neutrons) – les scientifiques espèrent obtenir de nouvelles informations. Un aperçu approfondi du fonctionnement des atomes.

Il est important de noter qu’outre ces deux particules élémentaires, il existe des antiquarks.

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Pour chaque « saveur » de quark, il existe un antiquark, qui a la même masse au repos et la même énergie que son homologue, mais une charge et un nombre quantique opposés.

La durée de vie des quarks et des antiquarks dans les particules nucléaires est très courte. Mais plus nous comprendrons comment ils se déplacent et interagissent, plus les experts seront en mesure de comprendre comment la matière – et l’univers tout entier – s’est formé.

Pour cartographier l’activité de ces particules fondamentales, les physiciens ont besoin de champs magnétiques très puissants.

Pour créer cela, l’équipe du laboratoire Brookhaven a utilisé le RHIC pour créer des collisions décentrées de noyaux atomiques lourds – dans ce cas, de l’or.

Le puissant champ magnétique produit par ce processus produit des courants électriques dans les quarks et les gluons qui sont « libérés » des protons et des neutrons qui se séparent lors de la collision.

Le résultat est que les experts ont maintenant trouvé une nouvelle façon d’étudier la conductivité électrique du « plasma quark-gluon » (QGP) – l’état dans lequel les quarks et les gluons s’échappent des collisions de protons et de neutrons – qui contribuera à améliorer notre compréhension de ces choses. . Les ingrédients de base de la vie.

Les collisions d’ions lourds produisent des champs électromagnétiques très puissants (Tiffany Bowman et Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

“Il s’agit de la première mesure de la façon dont les champs magnétiques interagissent avec le plasma quark-gluon (QGP)”, a déclaré Duo Chen, physicien à l’Université Fudan de Chine et responsable de la nouvelle analyse. autorisation.

En effet, mesurer les effets des collisions décentrées sur les particules en écoulement est le seul moyen de fournir une preuve directe de l’existence de ces puissants champs magnétiques.

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Les experts ont longtemps cru que des collisions décentrées produiraient de puissants champs magnétiques, mais cela a été impossible à prouver pendant de nombreuses années.

En effet, les choses se produisent très rapidement lors de collisions d’ions lourds, ce qui signifie que le champ ne dure pas longtemps.

Par « peu de temps », nous entendons qu’il disparaît en un dix millionième de million de milliardième de seconde, ce qui le rend définitivement difficile à remarquer.

Cependant, quelle que soit la vitesse du monde, il doit être très puissant. En effet, certains des protons chargés positivement et des neutrons neutres sans collision qui composent le noyau atomique sont rejetés, créant un vortex magnétique si puissant qu’il produit plus de gauss (une unité d’induction magnétique) qu’une étoile à neutrons.

“Cette charge positive se déplaçant rapidement devrait produire un champ magnétique très puissant, estimé à 1018 gauss”, explique Gang Wang, physicien à l’UCLA.

À titre de comparaison, note-t-il, les étoiles à neutrons – les objets les plus denses de l’univers – ont des champs magnétiques d’environ 1 014 gauss, tandis que les aimants de réfrigérateur produisent des champs magnétiques d’environ 100 gauss et que le champ magnétique protecteur de la Terre n’est que de 0,5 gauss.

Cela signifie que le champ magnétique généré par la collision d’ions lourds décentrés « est probablement le plus puissant de notre univers », a déclaré Wang.

Le champ magnétique résultant est bien plus grand que le champ magnétique d’une étoile à neutrons (je stock)

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Cependant, comme nous l’avons expliqué précédemment, les scientifiques n’ont pas pu mesurer directement le champ. Ils ont donc plutôt observé le mouvement collectif des particules chargées.

“Nous voulions voir si les particules chargées produites par des collisions d’ions lourds décentrées étaient déviées d’une manière qui ne pouvait s’expliquer que par la présence de champs électromagnétiques dans les minuscules points QGP apparus lors des collisions”, a déclaré Aihong Tang. , physicien du laboratoire de Brookhaven.

L’équipe a suivi le mouvement collectif de paires de particules chargées différemment tout en excluant l’influence d’influences non électromagnétiques concurrentes.

“En fin de compte, nous observons un modèle de déviation dépendant de la charge qui ne peut être stimulé que par le champ électromagnétique dans le QGP – un signe clair de l’induction de Faraday (la loi stipulant que les changements dans le flux magnétique induisent un champ électrique)”, a souligné Tang.

Maintenant que les scientifiques ont la preuve que les champs magnétiques génèrent des champs électromagnétiques dans le QGP, ils peuvent examiner la conductivité du QGP.

“C’est une caractéristique fondamentale et importante”, a déclaré Shen. « Nous pouvons déduire la valeur de conductivité des mesures de mouvements collectifs que nous avons effectuées.

“Le degré de déviation des particules est directement lié à la force du champ électromagnétique et à la conductivité du QGP, et personne n’a mesuré la conductivité du QGP auparavant.”

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2024-02-27 21:58:55
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