Na Ziemi mogą istnieć miejsca, gdzie magnetyzm osiąga siłę nie do wyobrażenia, przewyższając nawet te znane z kosmicznych magnetarów – gwiazd neutronowych o niewyobrażalnie silnych polach magnetycznych dochodzących do około 100 bilionów gaussów. Badania przeprowadzone w Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) w Brookhaven National Laboratory, należącym do Departamentu Energii USA, ujawniły rekordowo silne pola magnetyczne, które mogą pojawić się na Ziemi w wyniku zderzeń jąder ciężkich jonów.

Zderzenia te, nie do końca centralne, powodują uwolnienie mniejszych cząstek kwarków i gluonów, oferując fizykom wgląd w siły działające w głębi atomów. Jest to pierwsze takie pomiary, pokazujące interakcję pól magnetycznych z plazmą kwarkowo-gluonową (QGP), stanem materii istniejącym we wczesnym wszechświecie.

Kwarki są podstawowymi cząstkami, które razem z gluonami tworzą protony i neutrony. Zrozumienie ich zachowania pozwala lepiej pojąć budowę materii. Choć teoretycznie możliwe jest mapowanie aktywności kwarków za pomocą efektu chiralno-magnetycznego, w praktyce pole elektromagnetyczne w plazmie kwarkowo-gluonowej jest zbyt krótkotrwałe, by można było je zaobserwować.

Zderzenia jąder ciężkich mogą jednak generować ekstremalnie silne pola magnetyczne, przewidywane na poziomie 10^18 gaussów, co czyniłoby je najsilniejszymi znanymi polami magnetycznymi we wszechświecie – 10 tysięcy razy silniejszymi niż te generowane przez magnetary i 10 kwadrylionów razy silniejszymi niż magnes na lodówce. Te błyskawiczne przebłyski magnetyzmu są jednak tak ulotne, że niemożliwe jest bezpośrednie zaobserwowanie samego pola.

Mimo to, ich obecność może być odczuwalna przez naładowane kwarki uwolnione podczas kolizji. Eksperymenty z zderzającymi się jądrami złota, a także wzajemne zderzenia ruteniu i cyrkonu, pozwoliły naukowcom zidentyfikować ścieżki cząstek świadczące o obecności pola magnetycznego i zmierzyć dystrybucję cząstek w sposób dostarczający ważnych informacji o przewodnictwie elektrycznym plazmy kwarkowo-gluonowej.

To przełomowe odkrycie otwiera nowe możliwości dla zrozumienia materii i jej najbardziej fundamentalnych składników, oferując perspektywę na jeszcze nieodkryte zjawiska fizyczne.

Źródło: Physical Review X