Szybszy niż tornado, szybszy niż gigantyczna burza wirująca na Jowiszu - to najszybciej wirujący wir na świecie, który naukowcy stworzyli w pierwotnej zupie kleistych cząstek, które mają odtworzyć Wielki Wybuch.
Wirująca zupa cząsteczkowa obraca się z oszałamiającą prędkością - wiele razy szybciej niż najbliżsi rywale.
Nie spodziewaj się jednak, że ten szybko wirujący płyn w najbliższym czasie zwróci uwagę, ponieważ wiry powstają w materiale zwanym plazmą kwarkowo-gluonową, który jest tak mały, że sygnatura tego wirowania może zostać wykryta tylko przez wytwarzane przez niego cząstki.
„Nie możemy patrzeć na plazmę kwarkowo-gluonową; jest ona w skali jądra atomowego” - powiedział Michael Lisa, fizyk z Ohio State University, który pracuje nad relatywistyczną współpracą z ciężkim zderzaczem jonów (RHIC), który wytworzył nowe wyniki.
Gorąca zupa
Zaraz po Wielkim Wybuchu gorący pierwotny gulasz cząstek elementarnych zwanych kwarkami i gluonami przenikał wszechświat dziecka. Te cząstki elementarne są budulcem bardziej znanych cząstek, takich jak protony i neutrony. Ta plazma kwarkowo-gluonowa ma kilka unikalnych właściwości. Po pierwsze, przy niesamowitym 7 trylionach do 10 trylionów stopni Fahrenheita (3,9 tryliona do 5,6 trylionów stopni Celsjusza), jest to najgorętszy znany płyn. Jest także najgęstszym płynem i „prawie idealny”, ponieważ nie doświadcza prawie żadnego tarcia, co oznacza, że płynie bardzo łatwo.
Aby dokładnie zrozumieć, co wydarzyło się w tych chwilach po Wielkim Wybuchu, naukowcy odtworzyli tę pierwotną zupę cząsteczkową w niszczycielu atomów w RHIC w Brookhaven National Laboratory w Upton, Nowy Jork. RHIC rozbija jądra atomów złota razem z prawie prędkością światła, a następnie wykorzystuje ultraczułe detektory do pomiaru cząstek, które odlatują z kolizji.
Wirujący płyn
W nowym badaniu zespół przeanalizował wirowość plazmy kwarkowo-gluonowej - w zasadzie miarę jej momentu pędu lub, mówiąc potocznie, tego, jak szybko się obraca.
Oczywiście mieli wyjątkową przeszkodę: RHIC może wytworzyć tylko małą ilość materiału i żyje bardzo przelotnie, czyli około 10 ^ minus 23 sekund. Nie ma więc sposobu, aby faktycznie „obserwować” ten płyn w tradycyjnym znaczeniu.
Zamiast tego naukowcy szukają sygnatur wirowania na podstawie cząstek emitowanych przez zupę, powiedziała Lisa Live Science. Średnio cząstki wewnątrz wirującego płynu powinny mieć spiny, które z grubsza wyrównują się z momentem pędu płynu. Mierząc, jak bardzo cząsteczki wychodzące z tej wirującej zupy są odchylane od oczekiwanej ścieżki, zespół mógł obliczyć przybliżone oszacowanie wirowości płynu - co z grubsza mierzy lokalny ruch wirujący. W szczególności cząstki zwane barionami lambda mają tendencję do niszczenia się wolniej niż inne cząstki, takie jak protony i neutrony, co oznacza, że detektory RHIC mogą łatwiej śledzić swoje ścieżki, zanim znikną.
Okazuje się, że wir w plazmie kwarkowo-gluonowej sprawia, że wirujący ruch wewnątrz tornada wydaje się być spokojnym dniem w parku. Wir jest najszybszy, jaki kiedykolwiek zarejestrowano - znacznie szybciej niż Wielka Czerwona Plama Jowisza, wirująca burza gazu. Jest także szybszy niż poprzedni rekordzista, superchłodzony typ nanodropletki helowej, jak podali naukowcy 2 sierpnia w czasopiśmie Nature.
Naukowcy stwierdzili, że zrozumienie struktury przepływu płynu w plazmie może ujawnić wgląd w silną siłę jądrową, która wiąże ze sobą atomy. Kilka teorii konkurujących cząstek przewiduje prognozy dotyczące wirowości, które ostatecznie można porównać z wynikami eksperymentów. Jednak naukowcy wciąż wiedzą zbyt mało o właściwościach wirowania plazmy, aby wyciągnąć ostateczne wnioski.
„Jest za wcześnie, aby stwierdzić, czy uczy nas czegoś fundamentalnego” - powiedziała Lisa.
