Più veloce di un tornado, più veloce della gigantesca tempesta che turbina su Giove - è il vortice a vortice più veloce del mondo, che gli scienziati hanno creato in una zuppa primordiale di particelle di colla che voleva ricreare il Big Bang.
La zuppa di particelle vorticosa ruota a velocità sbalorditive, molte volte più veloce dei contendenti più vicini.
Tuttavia, non aspettarti che questo fluido a rapida rotazione ruoti la testa in qualsiasi momento presto, poiché i vortici si verificano in un materiale chiamato plasma a quark-gluone che è così piccolo che la firma di questo vortice può essere rilevata solo dalle particelle che produce.
"Non possiamo guardare il plasma di quark-gluon; è sulla scala di un nucleo atomico", ha detto Michael Lisa, un fisico della Ohio State University che lavora sulla collaborazione Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), che ha prodotto il nuovi risultati.
Zuppa calda
Subito dopo il Big Bang, un caldo stufato primordiale di particelle elementari chiamate quark e gluoni permeava l'universo del bambino. Queste particelle elementari sono i mattoni delle particelle più conosciute come protoni e neutroni. Questo plasma al quark-gluone ha diverse proprietà uniche. In primo luogo, ad un ardente 7 trilioni a 10 trilioni di gradi Fahrenheit (da 3,9 trilioni a 5,6 trilioni di gradi Celsius), è il fluido più caldo conosciuto. È anche il fluido più denso e "quasi perfetto" in quanto non subisce quasi alcun attrito, il che significa che scorre molto facilmente.
Per capire esattamente cosa è successo in quei momenti dopo il Big Bang, gli scienziati hanno ricreato questa primordiale zuppa di particelle in un atomo smasher al RHIC, al Brookhaven National Laboratory di Upton, New York. La RHIC rompe insieme i nuclei degli atomi d'oro quasi alla velocità della luce e quindi utilizza rilevatori ultrasensibili per misurare le particelle che volano via dalla collisione.
Liquido vorticoso
Nel nuovo studio, il team ha analizzato la vorticità del plasma di quark-gluone - essenzialmente una misura del suo momento angolare o, in termini colloquiali, quanto velocemente gira.
Ovviamente, hanno avuto un ostacolo unico: il RHIC può produrre solo una piccola quantità del materiale, e vive molto fugacemente, o circa 10 ^ meno 23 secondi. Quindi non c'è modo di "osservare" realmente questo fluido nel senso tradizionale.
Invece, gli scienziati cercano le firme del suo vortice, in base alle particelle emesse dalla zuppa, ha detto Lisa a Live Science. In media, le particelle all'interno di un fluido rotante dovrebbero avere spin che si allineano approssimativamente con il momento angolare del fluido. Misurando quanto le particelle che escono da questa zuppa vorticosa vengono deviate dal loro percorso previsto, il team potrebbe calcolare una stima approssimativa della vorticità del fluido, che misura approssimativamente il movimento di rotazione locale. In particolare, le particelle note come barioni lambda tendono a decadere più lentamente rispetto ad altre particelle, come protoni e neutroni, il che significa che i rivelatori RHIC potrebbero tracciare più facilmente i loro percorsi prima di scomparire.
Si scopre che la vorticità nel plasma di quark-gluon fa sembrare il movimento vorticoso all'interno di un tornado come una giornata tranquilla nel parco. La vorticità è la più veloce mai registrata, molto più rapida di quella della Grande Macchia Rossa di Giove, una turbinosa tempesta di gas. È anche più veloce del precedente detentore del record, un tipo super-raffreddato di nanodroplet di elio, i ricercatori hanno riportato il 2 agosto sulla rivista Nature.
Comprendere la struttura del flusso di fluido nel plasma potrebbe rivelare informazioni sulla forte forza nucleare, che lega gli atomi insieme, i ricercatori hanno detto. Diverse teorie sulle particelle concorrenti fanno previsioni sulla vorticità che potrebbero eventualmente essere confrontate con questi risultati sperimentali. Tuttavia, gli scienziati sanno ancora troppo poco delle proprietà vorticose del plasma per trarre conclusioni definitive.
"È troppo presto per dire se ci insegna qualcosa di fondamentale", ha detto Lisa.
