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        1. 宇宙中最強的磁場可能就在地球上

          在宇宙中有些地方,物質變得如此瘋狂扭曲,以至于磁力發展成一種難以想象的力量。這些高動態中子星的引力壓實核心被稱為磁星,將磁場集中到強度約為 100 萬億高斯.

          然而,在地球上可能存在一些區域,那里的磁力微小,其強度甚至遠遠超過這些宇宙怪物。

          美國能源部(DOE)布魯克海文國家實驗室的相對論重離子對撞機(RHIC)對粒子相互作用的分析發現,通過碰撞各種重離子的原子核而脫落的物質噴霧上印有破紀錄的磁場痕跡。

          通過測量更小的彈片夸克膠子由于偏心碰撞而釋放的粒子,物理學家已經深入了解了原子內部深處的力。

          藝術家對重離子碰撞產生極強電磁場的印象。(蒂芙尼·鮑曼(Tiffany Bowman)和珍·阿布拉莫維茨(Jen Abramowitz)/布魯克海文國家實驗室)

          “這是磁場如何與夸克-膠子等離子體(QGP)相互作用的首次測量,”Diyu Shen,美國能源部RHIC(STAR)螺線管跟蹤器合作的物理學家。

          夸克是基本粒子,在量子暴風雪中忽明忽暗,它們的相互作用由短暫存在的膠子粒子控制,這些膠子粒子結合夸克和反夸克風暴進入構成所有原子的質子和中子。

          了解夸克和反夸克在核粒子內部短暫的生命周期中是如何躲避和俯沖的,有助于物理學家更好地理解物質從頭開始的構造,但原子中心的空間不適合膽小的人。

          雖然從理論上講,可以使用稱為手性磁效應,在實踐中,暴露的夸克和膠子霧中的電磁場壽命太短而無法看到,會迅速屈服于競爭電流的流動。

          物理學家認為可能會產生一個方便的磁場的一種情況是重原子核之間的碰撞,這些原子核并不完全位于中心。

          通過相互夾擊,大質量束內的質子將在帶電漩渦中螺旋狀發送,從而產生強大的磁性渦流——如此強大,它們可以提供比地震更多的高斯中子星.

          “那些快速移動的正電荷應該會產生一個非常強的磁場,預計為1018高斯,”STAR物理學家王剛。

          “這可能是我們宇宙中最強的磁場。

          這將使這些閃光的磁性比最強大的磁星強10,000倍,比典型的冰箱磁鐵的100高斯強10萬億倍。

          磁星可以在哪里制造他們的磁性漩渦在數萬年的時間里,這些質子感應的磁性爆發將持續十億分之一秒的千萬分之一秒,這使得任何對磁場本身的一瞥都變得不可能。

          然而,它的存在仍然會被碰撞釋放的帶電夸克所感覺到。

          STAR探測器的疊加圖像顯示了高能正面金金碰撞的粒子軌跡。(Roger Stoutenburgh 和 Jen Abramowitz/布魯克海文國家實驗室)

          通過將金核以不同的能量相互投擲,以及釕和鋯的相互碰撞,研究人員能夠篩選殘余物并確定粒子所采取的路徑,這些路徑表明磁場的存在。

          知道了這一點,他們就可以測量粒子的分布,從而提供有關夸克-膠子等離子體電導率的重要細節。

          “我們可以從對集體運動的測量中推斷出電導率的值,”沈。

          “粒子偏轉的程度直接關系到電磁場的強度和QGP的電導率,以前沒有人測量過QGP的電導率。

          這項研究發表在物理評論 X.

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