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地球最强磁场？质子碰撞释放宇宙级磁暴
重离子碰撞产生极强磁场，强度超越已知宇宙天体，为研究夸克-胶子等离子体提供新窗口。
宇宙中存在着一些物质极其扭曲的地方，磁场会变得难以想象的强大。这些高度动态的中子星被称为磁星，其引力压缩的核心中磁场强度可达 100 万亿高斯。
然而，地球上也可能存在一些微小的磁场区域，其磁场强度远远超过了这些宇宙怪物。
美国能源部布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机 (RHIC) 的粒子相互作用分析发现，在各种重离子核碰撞产生的物质喷射中，存在着创纪录的磁场痕迹。
通过测量由偏心碰撞释放的更小的夸克和胶子粒子碎片，物理学家获得了对原子内部深处作用力的洞察。
美国能源部 RHIC 的 Solenoidal Tracker 合作项目 (STAR) 的物理学家 Diyu Shen 说：“这是首次测量磁场如何与夸克-胶子等离子体 (QGP) 相互作用。”
夸克是基本粒子，它们在量子暴风雪中闪烁着，它们的相互作用由短暂存在的胶子粒子控制，这些胶子粒子将夸克和反夸克风暴结合成构成所有原子的质子和中子。
了解夸克和反夸克在其短暂的核粒子内部生命周期中如何躲闪，有助于物理学家更好地从头开始理解物质的构成，然而，原子核心的空间可不是胆小鬼的地方。
虽然理论上可以利用所谓的手征磁效应来映射夸克及其相反电荷的反夸克双胞胎的活动，但实际上，暴露的夸克和胶子雾中的电磁场存在时间太短，无法捕捉到，很快就会被竞争电流所淹没。
物理学家认为，一种可能产生方便磁场的情况是重核不完全对中心的碰撞。
通过相互碰撞，大型束中的质子将被螺旋成带电漩涡，从而产生强大的磁涡流——如此强大，它们可以产生比震颤的中子星更多的高斯。
STAR 物理学家 Gang Wang 说：“这些快速移动的正电荷应该会产生一个非常强的磁场，预计为 10^18 高斯。”
“这可能是我们宇宙中最强的磁场。”
这将使这些磁闪光比最强大的磁星强 10,000 倍，比典型冰箱磁铁的 100 高斯强 1000 万亿倍。
虽然磁星可以持续数万年产生它们的磁暴，但这些由质子引起的磁爆只持续十亿分之一的十亿分之一的十亿分之一秒，这使得任何对磁场本身的观察都是不可能的。
然而，它的存在仍然会被碰撞释放的带电夸克感受到。
通过以不同的能量将金原子核相互碰撞，以及钌和锆的相互碰撞，研究人员能够筛选残余物并识别出表明磁场存在的粒子路径。
了解这一点，他们可以以提供夸克-胶子等离子体电导率重要细节的方式测量粒子分布。
Shen 说：“我们可以从对集体运动的测量中推断出电导率的值。粒子偏转的程度与电磁场和 QGP 中的电导率直接相关——以前没有人测量过 QGP 的电导率。”
本文译自 ScienceAlert，由 BALI 编辑发布。
