Πιο γρήγορα από έναν ανεμοστρόβιλο, πιο γρήγορος από τη γιγαντιαία καταιγίδα που στροβιλίζεται στον Δία - είναι ο ταχύτερος στροβιλώδης vortex στον κόσμο, τον οποίο οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει σε μια πρωταρχική σούπα από κολλώδη σωματίδια για να ξαναδημιουργήσουν το Big Bang.
Η σούπα στροβιλισμού σωματιδίων περιστρέφεται με τις ταχύτητες που σπρώχνουν το κεφάλι - πολλές φορές πιο γρήγορα από τους πιο κοντινούς υποψηφίους.
Ωστόσο, μην περιμένετε αυτό το γρήγορο περιστρεφόμενο υγρό να γυρίσει το κεφάλι οποτεδήποτε σύντομα, καθώς οι δίνες εμφανίζονται σε ένα υλικό που ονομάζεται πλάσμα κουάρκ-γλουτών, το οποίο είναι τόσο μικρό που η υπογραφή αυτού του στροβιλισμού μπορεί να ανιχνευθεί μόνο από τα σωματίδια που παράγει.
"Δεν μπορούμε να κοιτάξουμε το πλάσμα κουάρκ-γλουτών, είναι στην κλίμακα ενός ατομικού πυρήνα", δήλωσε ο Michael Lisa, ένας φυσικός στο State University του Οχάιο που εργάζεται στη συνεργασία Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), η οποία παρήγαγε νέα αποτελέσματα.
Ζεστή σούπα
Αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ένα θερμό αρχέγονο στιφάδο από στοιχειώδη σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ και γλουόνια διαπέρασαν το σύμπαν του μωρού. Αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια είναι τα δομικά στοιχεία των πιο γνωστών σωματιδίων όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Αυτό το πλάσμα κουάρκ-γλουτών έχει πολλές μοναδικές ιδιότητες. Πρώτον, σε ένα κατακόκκινο 7 τρισεκατομμύρια έως 10 τρισεκατομμύρια βαθμούς Φαρενάιτ (3,9 τρισεκατομμύρια έως 5,6 τρισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου), είναι το πιο καυτό γνωστό υγρό. Είναι επίσης το πιο πυκνό υγρό και "σχεδόν τέλειο", επειδή δεν έχει σχεδόν καμία τριβή, που σημαίνει ότι ρέει πολύ εύκολα.
Για να καταλάβουμε τι ακριβώς συνέβη σε εκείνες τις στιγμές μετά το Big Bang, οι επιστήμονες έχουν επαναδημιουργήσει αυτή την πρωταρχική σούπα σωματιδίων σε ένα σμήνος ατόμων στο RHIC, στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στο Upton της Νέας Υόρκης. Το RHIC σπάζει τους πυρήνες των ατόμων χρυσού μαζί σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός και στη συνέχεια χρησιμοποιεί υπερευαίσθητους ανιχνευτές για να μετρήσει τα σωματίδια που πετούν από τη σύγκρουση.
Περιστρεφόμενο ρευστό
Στη νέα μελέτη, η ομάδα ανέλυσε τη στροβιλισμό του πλάσματος του κουάρκ-γλουτονίου - ουσιαστικά ένα μέτρο της γωνιακής ορμής του ή, με διακριτικούς όρους, πόσο γρήγορα γυρίζει.
Φυσικά, είχαν ένα μοναδικό εμπόδιο: Το RHIC μπορεί να παράγει μόνο ένα εφηβικό ποσό του υλικού, και ζει πολύ φευγαλέα, ή περίπου 10 ^ με 23 δευτερόλεπτα. Έτσι, δεν υπάρχει τρόπος να «παρατηρήσουμε» αυτό το υγρό με την παραδοσιακή έννοια.
Αντ 'αυτού, οι επιστήμονες αναζητούν υπογραφές της στροβιλισμού της, με βάση τα σωματίδια που εκπέμπονται από τη σούπα, η Λίζα είπε στη Live Science. Κατά μέσο όρο, τα σωματίδια μέσα σε ένα περιστρεφόμενο υγρό πρέπει να έχουν περιστροφές που ευθυγραμμίζονται σχεδόν με την γωνιακή ορμή του υγρού. Μέσω της μέτρησης του ποσοστού των σωματιδίων που έρχονται από αυτή τη στρογγυλή σούπα να εκτρέπονται από την αναμενόμενη πορεία τους, η ομάδα θα μπορούσε να υπολογίσει μια τυχαία εκτίμηση για τη στροβιλισμό του ρευστού - που μετρά κατά προσέγγιση την τοπική κίνηση περιστροφής. Συγκεκριμένα, τα σωματίδια που είναι γνωστά ως βαρίδια λάμδα τείνουν να αποσυντίθενται πιο αργά από άλλα σωματίδια, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι οι ανιχνευτές RHIC θα μπορούσαν να εντοπίσουν πιο εύκολα τις διαδρομές τους πριν εξαφανιστούν.
Αποδεικνύεται ότι η στροβιλότητα στο πλάσμα κουάρκ-γκλουονίου κάνει την περιστροφική κίνηση μέσα σε ένα ανεμοστρόβιλο σαν μια ήρεμη μέρα στο πάρκο. Η στροβιλότητα είναι η ταχύτερη που καταγράφηκε ποτέ - πολύ πιο γρήγορη από αυτή του Μεγάλου Κόκκινου Σώματος του Δία, μια στροβιλιζόμενη καταιγίδα αερίου. Είναι επίσης ταχύτερη από τον προηγούμενο κάτοχο ρεκόρ, έναν υπερψυχθέντα τύπο νανοδέρματος ηλίου, ανέφεραν οι ερευνητές στις 2 Αυγούστου στο περιοδικό Nature.
Η κατανόηση της δομής της ροής του ρευστού στο πλάσμα θα μπορούσε να αποκαλύψει μια εικόνα για την ισχυρή πυρηνική δύναμη, η οποία συνδέει τα άτομα μαζί, ανέφεραν οι ερευνητές. Αρκετές ανταγωνιστικές θεωρίες σωματιδίων κάνουν προβλέψεις για τη στροβιλισμό που θα μπορούσαν ενδεχομένως να συγκριθούν με αυτά τα πειραματικά αποτελέσματα. Ωστόσο, οι επιστήμονες εξακολουθούν να γνωρίζουν πολύ λίγα για τις περιστροφικές ιδιότητες του πλάσματος για να καταλήξουν σε οριστικά συμπεράσματα.
"Είναι πολύ νωρίς για να πούμε αν μας διδάσκει κάτι θεμελιώδες", λέει η Λίζα.
