Быстрее, чем торнадо, быстрее, чем гигантский шторм, кружащийся на Юпитере, - это самый быстро вращающийся в мире вихрь, который ученые создали в изначальном супе из клейких частиц, предназначенных для воссоздания Большого взрыва.
Закрученный суп из частиц вращается со скоростью, резко превышающей скорость - во много раз быстрее, чем у ближайших соперников.
Тем не менее, не ожидайте, что эта быстро вращающаяся жидкость начнет вращаться в ближайшее время, так как вихри возникают в материале, называемом кварк-глюонной плазмой, который настолько мал, что сигнатура этого вихря может быть обнаружена только частицами, которые он производит.
«Мы не можем смотреть на кварк-глюонную плазму; она находится в масштабе атомного ядра», - сказал Майкл Лиза, физик из Университета штата Огайо, который работает над коллаборацией релятивистских тяжелых ионов (RHIC), которая создала новые результаты.
Горячий суп
Сразу после Большого взрыва горячая изначальная рагу из элементарных частиц, называемых кварками и глюонами, пропитала детскую вселенную. Эти элементарные частицы являются строительными блоками более известных частиц, таких как протоны и нейтроны. Эта кварк-глюонная плазма обладает рядом уникальных свойств. Во-первых, при горячих температурах от 7 до 10 триллионов градусов по Фаренгейту (от 3,9 триллионов до 5,6 триллионов градусов по Цельсию) это самая горячая из известных жидкостей. Это также самая плотная жидкость и «почти идеальная», в которой она почти не испытывает трения, что означает, что она течет очень легко.
Чтобы точно понять, что произошло в те моменты после Большого взрыва, ученые воссоздали этот суп из первичных частиц в измельчителе атомов в RHIC, в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне, Нью-Йорк. RHIC разбивает ядра атомов золота почти со скоростью света, а затем использует сверхчувствительные детекторы для измерения частиц, вылетающих при столкновении.
Вихревая жидкость
В новом исследовании команда проанализировала завихренность кварк-глюонной плазмы - по существу, меру ее углового момента или, в разговорной речи, как быстро она вращается.
Конечно, у них было уникальное препятствие: RHIC может производить лишь небольшое количество материала, и он живет очень быстро, или около 10 ^ минус 23 секунд. Таким образом, нет никакого способа «наблюдать» эту жидкость в традиционном смысле.
Вместо этого ученые ищут признаки его завихрения, основываясь на частицах, испускаемых из супа, сказала Лиза в интервью Live Science. В среднем частицы внутри вращающейся жидкости должны иметь спины, которые примерно совпадают с угловым моментом жидкости. Измеряя, сколько частиц, выходящих из этого вихревого супа, отклоняются от их ожидаемого пути, команда могла рассчитать приблизительную оценку завихренности жидкости - которая примерно измеряет локальное вращательное движение. В частности, частицы, известные как лямбда-барионы, имеют тенденцию распадаться медленнее, чем другие частицы, такие как протоны и нейтроны, что означает, что детекторы RHIC могли бы легче отслеживать их пути до того, как они исчезнут.
Оказывается, из-за завихрения в кварк-глюонной плазме вихревое движение внутри торнадо кажется спокойным днем в парке. Эта завихренность является самой быстрой из когда-либо зарегистрированных - гораздо более быстрой, чем та, которая проявляется в Большом красном пятне Юпитера, вихре газа Это также быстрее, чем предыдущий рекордсмен, переохлажденный тип нанокапелек гелия, сообщают исследователи 2 августа в журнале Nature.
По словам исследователей, понимание структуры потока жидкости в плазме может раскрыть понимание сильной ядерной силы, которая связывает атомы. Некоторые конкурирующие теории частиц делают предсказания о завихренности, которые в конечном итоге можно сравнить с этими экспериментальными результатами. Однако ученые все еще слишком мало знают о закрученных свойствах плазмы, чтобы делать окончательные выводы.
«Пока рано говорить, учит ли это чему-то фундаментальному», - сказала Лиза.
