Schneller als ein Tornado, schneller als der riesige Sturm, der auf dem Jupiter wirbelt - es ist der am schnellsten wirbelnde Wirbel der Welt, den Wissenschaftler in einer ursprünglichen Suppe aus klebrigen Partikeln erzeugt haben, um den Urknall neu zu erschaffen.
Die wirbelnde Partikelsuppe dreht sich mit rasender Geschwindigkeit - um ein Vielfaches schneller als die nächsten Konkurrenten.
Erwarten Sie jedoch nicht, dass diese sich schnell drehende Flüssigkeit bald den Kopf verdreht, da die Wirbel in einem Material auftreten, das als Quark-Gluon-Plasma bezeichnet wird und so klein ist, dass die Signatur dieses Wirbels nur von den von ihm erzeugten Partikeln erkannt werden kann.
"Wir können das Quark-Gluon-Plasma nicht betrachten; es hat die Größe eines Atomkerns", sagte Michael Lisa, Physiker an der Ohio State University, der an der RHIC-Kollaboration (Relativistic Heavy Ion Collider) arbeitet, aus der das neue Ergebnisse.
Heiße Suppe
Unmittelbar nach dem Urknall durchdrang ein heißer Ureintopf aus Elementarteilchen, Quarks und Gluonen genannt, das Babyuniversum. Diese Elementarteilchen sind die Bausteine bekannter Teilchen wie Protonen und Neutronen. Dieses Quark-Gluon-Plasma hat mehrere einzigartige Eigenschaften. Erstens ist es mit 3,9 Billionen bis 5,6 Billionen Grad Celsius (7 Billionen bis 10 Billionen Grad Fahrenheit) die heißeste bekannte Flüssigkeit. Es ist auch die dichteste Flüssigkeit und "nahezu perfekt", da es fast keine Reibung erfährt, was bedeutet, dass es sehr leicht fließt.
Um genau zu verstehen, was in diesen Augenblicken nach dem Urknall passiert ist, haben Wissenschaftler diese ursprüngliche Partikelsuppe in einem Atomzerstörer am RHIC im Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, nachgebildet. Das RHIC zerschmettert die Kerne von Goldatomen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit und misst dann mithilfe von Ultraschalldetektoren die Partikel, die von der Kollision abfliegen.
Wirbelnde Flüssigkeit
In der neuen Studie analysierte das Team die Wirbel des Quark-Gluon-Plasmas - im Wesentlichen ein Maß für seinen Drehimpuls oder umgangssprachlich, wie schnell es sich dreht.
Natürlich hatten sie ein einzigartiges Hindernis: Der RHIC kann nur eine winzige Menge des Materials produzieren und lebt sehr flüchtig oder etwa 10 ^ minus 23 Sekunden. Es gibt also keine Möglichkeit, diese Flüssigkeit im traditionellen Sinne tatsächlich zu "beobachten".
Stattdessen suchen Wissenschaftler nach Signaturen für das Wirbeln, basierend auf den Partikeln, die aus der Suppe emittiert werden, sagte Lisa gegenüber Live Science. Im Durchschnitt sollten Partikel in einer sich drehenden Flüssigkeit Drehungen aufweisen, die ungefähr mit dem Drehimpuls der Flüssigkeit übereinstimmen. Durch die Messung, wie stark die Partikel, die aus dieser wirbelnden Suppe austreten, von ihrem erwarteten Weg abgelenkt werden, konnte das Team eine grobe Schätzung für die Vorticity der Flüssigkeit berechnen, die die lokale Drehbewegung grob misst. Insbesondere Partikel, die als Lambda-Baryonen bekannt sind, zerfallen langsamer als andere Partikel wie Protonen und Neutronen, was bedeutet, dass die RHIC-Detektoren ihre Wege leichter verfolgen können, bevor sie verschwinden.
Es stellt sich heraus, dass die Wirbel im Quark-Gluon-Plasma die wirbelnde Bewegung in einem Tornado wie einen ruhigen Tag im Park erscheinen lassen. Die Vorticity ist die schnellste, die jemals aufgezeichnet wurde - viel schneller als die von Jupiters Great Red Spot, einem wirbelnden Gassturm. Es ist auch schneller als der vorherige Rekordhalter, ein unterkühlter Helium-Nanotröpfchen-Typ, berichteten die Forscher am 2. August in der Zeitschrift Nature.
Das Verständnis der Struktur des Flüssigkeitsflusses im Plasma könnte Einblicke in die starke Kernkraft geben, die Atome zusammenhält, sagten die Forscher. Mehrere konkurrierende Partikeltheorien machen Vorhersagen über die Vorticity, die schließlich mit diesen experimentellen Ergebnissen verglichen werden könnten. Die Wissenschaftler wissen jedoch immer noch zu wenig über die Wirbeleigenschaften des Plasmas, um endgültige Schlussfolgerungen zu ziehen.
"Es ist zu früh zu sagen, ob es uns etwas Grundlegendes lehrt", sagte Lisa.
