Vous n'avez probablement jamais entendu parler des magnétars, mais en bref, il s'agit d'un type étrange d'étoile à neutrons dont le champ magnétique est environ un billion de fois plus puissant que celui de la Terre.
Pour illustrer leur puissance, si vous vous approchez d’un magnétar à environ 1 000 kilomètres (600 miles), votre corps tout entier sera 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 TerreCielRemarques.
Cependant, des scientifiques viennent de découvrir qu'il pourrait y avoir des régions, ici même sur notre planète bien-aimée, où des éclairs de magnétisme explosent avec une telle force qu'ils font apparaître les magnétars comme positivement faibles.
Comment diable est-ce possible ? Tu demandes. Eh bien, la réponse n'est pas claire.
Tout commence au laboratoire national de Brookhaven du ministère américain de l'Énergie. Ou, plus précisément, dans Collisionneur d'ions lourds relativiste (RHIC).
Les scientifiques peuvent suivre les trajectoires des particules émergeant des collisions d'ions lourds au RHIC(Roger Stoutenberg et Jane Abramowitz/Laboratoire national de Brookhaven)
Après avoir brisé les noyaux de différents ions lourds dans cet énorme accélérateur de particules, les physiciens du laboratoire de Brookhaven ont découvert des preuves de champs magnétiques scalaires.
Désormais, en mesurant le mouvement de particules encore plus petites — les quarks (les unités 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 acquérir de nouvelles connaissances. un aperçu du fonctionnement interne profond des atomes.
Il est important de noter qu’outre ces deux particules élémentaires, il existe des antiquarks.
Pour chaque « saveur » de quark, il existe un antiquark, qui a la même masse et la même énergie au repos que son quark opposé, mais la charge et le nombre quantique opposés.
La durée de vie des quarks et des antiquarks à l’intérieur des particules nucléaires est courte. Mais plus nous comprendrons comment ils se déplacent et interagissent, plus les experts comprendront comment la matière – et donc l’univers tout entier – est construite.
Afin de cartographier l’activité de ces particules fondamentales, les physiciens ont besoin d’un champ magnétique extrêmement puissant.
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 fort champ magnétique généré par ce processus a généré un courant électrique dans les quarks et les gluons qui ont été « libérés » des protons et des neutrons séparés lors des collisions.
Le résultat est que les experts ont désormais mis au point une nouvelle façon d’étudier la conductivité électrique de ce « plasma quark-gluon » (QGP) – l’état dans lequel les quarks et les gluons se libèrent des collisions de protons et de neutrons – qui contribuera à améliorer notre compréhension de ces questions. Les éléments de base de la vie.
La collision d'ions lourds génère un champ électromagnétique extrêmement puissant(Tiffany Bowman et Jane Abramowitz/Laboratoire national de Brookhaven)
« Il s'agit de la première mesure de la façon dont un champ magnétique interagit avec un plasma quark-gluon (QGP) », a déclaré Duo Chen, physicien de l'Université Fudan de Chine et responsable de la nouvelle analyse. un permis.
En effet, mesurer l’effet de ces collisions décentrées sur les particules en écoulement est le seul moyen de fournir une preuve directe de l’existence de ces forts champs magnétiques.
Les experts ont longtemps cru que de telles collisions décentrées généreraient de puissants champs magnétiques, mais cela a été impossible à prouver pendant des 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 dix millionièmes de milliardième de milliardième de seconde, ce qui le rend inévitablement difficile à remarquer.
Cependant, aussi éphémère que soit ce royaume, il était définitivement puissant comme l’enfer. En effet, certains des protons chargés positivement et des neutrons neutres qui composent les noyaux sont envoyés en spirale, créant un vortex de magnétisme si puissant qu'il fournit plus de gauss (unité d'induction magnétique) qu'une étoile à neutrons.
« Ces charges positives se déplaçant rapidement devraient générer un champ magnétique extrêmement puissant, estimé à 1018 gauss », a expliqué Gang Wang, physicien à l'UCLA.
À titre de comparaison, a-t-il noté, les étoiles à neutrons – les objets les plus denses de l’univers – ont des champs d’environ 1 014 gauss, tandis que les aimants de réfrigérateur produisent un champ 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 les collisions d'ions lourds décentrés « est probablement le plus puissant de notre univers », a déclaré Wang.
Le champ magnétique généré était bien plus grand que le champ magnétique d’une étoile à neutrons(Istock)
Cependant, comme nous l’avons expliqué précédemment, les scientifiques n’ont pas pu mesurer directement le champ. Au lieu de cela, ils ont observé le mouvement collectif des particules chargées.
« Nous voulions voir si les particules chargées générées par les collisions d'ions lourds décentrées étaient déviées d'une manière qui ne pouvait s'expliquer que par la présence d'un champ électromagnétique dans les petites particules de QGP apparues lors de ces collisions », a déclaré Aihong Tang. , physicien du laboratoire de Brookhaven.
L’équipe a suivi le mouvement collectif de différentes paires de particules chargées tout en excluant l’influence d’influences non électromagnétiques concurrentes.
« En fin de compte, nous observons un modèle de déviation dépendante de la charge qui ne peut être stimulée que par un champ électromagnétique dans le QGP – un signe clair de l'induction de Faraday (une loi qui stipule que la modification du flux magnétique induit un champ électrique) », a confirmé Tang.
Maintenant que les scientifiques ont la preuve que les champs magnétiques génèrent un champ électromagnétique dans le QGP, ils peuvent vérifier la conductivité du QGP.
« C'est une caractéristique fondamentale et importante », a déclaré Shen. « Nous pouvons déduire la valeur de la conductivité à partir de notre mesure du mouvement collectif.
« L'ampleur de la déviation des particules est directement liée 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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