Наука

Newswise — У ученых есть первые прямые доказательства того, что мощные магнитные поля, создаваемые в результате нецентральных столкновений атомных ядер, индуцируют электрический ток в «деконфайнментированной» ядерной материи. Это плазменный «суп» из кварков и глюонов, которые были освобождены или «освобождены» от ядерной материи — протонов и нейтронов — в результате столкновений частиц. Магнитные поля в деконфузированной ядерной материи в миллиард раз сильнее, чем в обычном магните холодильника, но их воздействие трудно обнаружить. Доказательства этого нового исследования основаны на измерении того, как частицы с электрическим зарядом отклоняются, когда они возникают в результате столкновений. Исследование доказывает существование мощных магнитных полей. Он также предлагает новый способ измерения электропроводности в кварк-глюонной плазме (КГП).

Влияние

Ученые могут сделать вывод о величине электропроводности КГП по тому, насколько электромагнитное поле отклоняет заряженные частицы, такие как электроны, кварки и протоны. Чем сильнее конкретный тип отклонения, тем сильнее проводимость. Проводимость — важное свойство материи, но учёным ещё не удавалось измерить её с помощью КГП. Понимание электромагнитных свойств КГП может помочь физикам разгадать тайны фазового перехода между КГП и обычной ядерной материей, состоящей из протонов и нейтронов. Эта работа также поможет в исследовании других магнитных эффектов в КГП.

Краткое содержание

Нецентральные столкновения атомных ядер в Релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC), пользовательском комплексе ускорителя частиц Министерства энергетики в Брукхейвенской национальной лаборатории, должны генерировать мощные магнитные поля. Это происходит потому, что некоторые из не сталкивающихся положительно заряженных протонов закручиваются, когда ядра сталкиваются друг с другом со скоростью, близкой к скорости света. Ожидается, что поля будут сильнее, чем у нейтронных звезд, и намного мощнее, чем у Земли. Но измерение магнитных полей в КГП является сложной задачей, поскольку эта деконфузированная ядерная материя не существует очень долго. Поэтому вместо этого ученые измеряют свойства QGP косвенно, например, используя детектор STAR RHIC для отслеживания воздействия магнитного поля на заряженные частицы, вылетающие в результате столкновений.

Физики STAR увидели закономерность отклонения заряженных частиц, которая могла быть вызвана только электромагнитным полем и током, индуцированным в КГП. Это было явным доказательством существования магнитных полей. Степень отклонения напрямую связана с силой наведенного тока. Теперь ученые будут использовать этот метод для измерения проводимости QGP. Это, в свою очередь, может помочь им разгадать тайны фазового перехода между деконфайнментированными кварками и глюонами и составными частицами, такими как протоны и нейтроны.

Финансирование

Это исследование финансировалось Управлением науки Министерства энергетики, Национальным научным фондом и рядом международных организаций и агентств, перечисленных в научной статье. Команда STAR использовала вычислительные ресурсы Центра научных данных и вычислений Брукхейвенской национальной лаборатории, Национального научно-вычислительного центра энергетических исследований (NERSC) Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и консорциума Open Science Grid.