أسرع من الإعصار ، أسرع من العاصفة العملاقة التي تدور حول المشتري - إنها أسرع دوامة في العالم ، والتي ابتكرها العلماء في حساء بدائي من الجسيمات اللاصقة التي تهدف إلى إعادة إنشاء الانفجار الكبير.
يدور حساء الجسيمات الدوارة بسرعات التقاط الرأس - أسرع عدة مرات من أقرب المتنافسين.
ومع ذلك ، لا تتوقع أن يقوم هذا السائل سريع الدوران بتدوير الرؤوس في أي وقت قريب ، حيث تحدث الدوامات في مادة تسمى بلازما الكوارك جلون الصغيرة جدًا بحيث لا يمكن اكتشاف توقيع هذه الدوامة إلا بالجسيمات التي تنتجها.
قال مايكل ليزا ، الفيزيائي بجامعة ولاية أوهايو ، والذي يعمل على التعاون النسبي للمصادم الأيوني الثقيل (RHIC) ، الذي أنتج نتائج جديدة.
شوربه ساخنه
بعد الانفجار الكبير مباشرة ، تخلل حساء بدائي ساخن من الجسيمات الأولية يسمى الكواركات والغلوونات الكون الصغير. هذه الجسيمات الأولية هي اللبنات الأساسية للجسيمات المعروفة مثل البروتونات والنيوترونات. تحتوي بلازما الكوارك جلون على العديد من الخصائص الفريدة. أولاً ، عند 7 تريليون إلى 10 تريليون درجة فهرنهايت (3.9 تريليون إلى 5.6 تريليون درجة مئوية) ، يكون أكثر السوائل شهرة. كما أنه أكثر السوائل كثافة و "مثالي تقريبًا" لأنه لا يواجه أي احتكاك تقريبًا ، مما يعني أنه يتدفق بسهولة.
لفهم ما حدث بالضبط في تلك اللحظات بعد الانفجار الكبير ، أعاد العلماء إنشاء حساء الجسيمات البدائي هذا في جهاز تحطيم ذرة في RHIC ، في مختبر بروكهافن الوطني في أبتون ، نيويورك. يقوم RHIC بتحطيم نوى ذرات الذهب معًا بسرعة الضوء تقريبًا ثم يستخدم كاشفات فائقة الحساسية لقياس الجسيمات التي تطير من الاصطدام.
سائل دوراني
في الدراسة الجديدة ، قام الفريق بتحليل دوامة بلازما الكوارك-غلوون - بشكل أساسي مقياس الزخم الزاوي ، أو بعبارات عامية ، مدى سرعة دورانها.
بالطبع ، كان لديهم عقبة فريدة: يمكن أن تنتج RHIC فقط كمية صغيرة من المادة ، وتعيش بشكل سريع للغاية ، أو حوالي 10 ^ ناقص 23 ثانية. لذا لا توجد طريقة "لمراقبة" هذا السائل بالمعنى التقليدي.
وبدلاً من ذلك ، يبحث العلماء عن توقيعات دورانه ، استنادًا إلى الجسيمات المنبعثة من الحساء ، على حد قول ليزا لـ Live Science. في المتوسط ، يجب أن تحتوي الجسيمات الموجودة داخل مائع الغزل على دورات تتوافق تقريبًا مع الزخم الزاوي للسائل. من خلال قياس مقدار انحراف الجزيئات عن هذا الشوربة الدوارة عن مسارها المتوقع ، يمكن للفريق حساب تقدير تقريبي لدوامة السائل - والذي يقيس تقريبًا حركة الغزل المحلية. على وجه الخصوص ، تميل الجسيمات المعروفة باسم lambda baryons إلى التحلل ببطء أكثر من الجسيمات الأخرى ، مثل البروتونات والنيوترونات ، مما يعني أن كاشفات RHIC يمكنها تتبع مساراتها بسهولة أكبر قبل اختفائها.
اتضح أن الدوامة في بلازما كوارك جلون تجعل الحركة الدوامية داخل إعصار تبدو وكأنها يوم هادئ في الحديقة. إن الدوامة هي الأسرع على الإطلاق - وهي أسرع بكثير من بقعة المشتري الحمراء الكبرى ، وهي عاصفة دوامية من الغاز. أفاد الباحثون في مجلة Nature في 2 آب / أغسطس أنه أسرع أيضًا من حامل الرقم القياسي السابق ، وهو نوع من المبردات فائقة النانومتر من الهيليوم النانوي.
وقال الباحثون إن فهم بنية تدفق السوائل في البلازما يمكن أن يكشف عن نظرة ثاقبة للقوة النووية القوية التي تربط الذرات ببعضها البعض. تقوم العديد من نظريات الجسيمات المتنافسة بعمل تنبؤات حول الدوامة التي يمكن مقارنتها في نهاية المطاف بهذه النتائج التجريبية. ومع ذلك ، لا يزال العلماء لا يعرفون سوى القليل جدًا عن خصائص دوامة البلازما للوصول إلى استنتاجات نهائية.
وقالت ليزا: "من السابق لأوانه القول ما إذا كانت تعلمنا شيئًا أساسيًا".
