Existem lugares no Universo onde a matéria se torna tão distorcida que o magnetismo se transforma numa força inimaginável. Conhecidos como magnetares, os núcleos gravitacionalmente compactados destas estrelas de nêutrons altamente dinâmicas concentram campos magnéticos com uma intensidade de cerca de 100 trilhões de gauss.
No entanto, pode haver zonas aqui na Terra onde pequenos bolsões de magnetismo tremeluzem com intensidades que excedem em muito até mesmo essas monstruosidades cósmicas.
Uma análise das interações de partículas no Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC) no Laboratório Nacional Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA (DOE) encontrou vestígios de campos magnéticos recordes impressos na pulverização de material derramado pela colisão de núcleos de vários íons pesados.
Ao medir os estilhaços de partículas ainda menores de quarks e glúons liberadas pelas colisões fora do centro, os físicos obtiveram insights sobre as forças que atuam nas profundezas dos átomos.
“Esta é a primeira medição de como o campo magnético interage com o plasma de quark-gluon (QGP)”, diz Diyu Shen, físico da colaboração Solenoidal Tracker at RHIC (STAR) no DOE.
Quarks são partículas fundamentais que aparecem e desaparecem em nevascas quânticas, suas interações governadas por partículas de glúons de vida breve que ligam as tempestades de quarks e antiquarks aos prótons e nêutrons que constituem todos os átomos.
Saber como os quarks e os antiquarks se esquivam e mergulham nas suas curtas vidas dentro das partículas nucleares ajuda os físicos a compreender melhor a construção da matéria a partir do zero, mas o espaço no coração de um átomo não é lugar para os tímidos.
Embora seja teoricamente possível mapear a atividade dos quarks e seus gêmeos antiquark de carga oposta usando algo conhecido como efeito magnético quiral, na prática, o campo eletromagnético dentro de uma névoa de quarks e glúons expostos tem vida muito curta para ser avistado, sucumbindo rapidamente ao fluxo de correntes competitivas.
Uma situação em que os físicos pensaram que um campo magnético útil poderia ser gerado foi uma colisão entre núcleos pesados que não estavam perfeitamente centrados.
Ao se unirem, os prótons dentro dos feixes massivos seriam enviados em espiral em um redemoinho carregado que resultaria em um poderoso redemoinho de magnetismo – tão poderoso que poderiam emitir mais gauss do que uma estrela de nêutrons trêmula.
“Essas cargas positivas em movimento rápido devem gerar um campo magnético muito forte, previsto para ser de 10 18 gauss”, diz Gang Wang, físico da STAR.
“Este é provavelmente o campo magnético mais forte do nosso Universo.”
Isso tornaria esses flashes de magnetismo 10.000 vezes mais fortes que o magnetar mais poderoso e 10 quatrilhões de vezes mais fortes que os 100 gauss de um ímã de geladeira típico.
Enquanto os magnetares poderiam produzir os seus turbilhões magnéticos durante dezenas de milhares de anos, estas explosões de magnetismo induzidas por prótons durariam apenas dez milionésimos de bilionésimo de segundo, tornando impossível qualquer vislumbre do campo em si.
No entanto, a sua presença ainda seria sentida pelos quarks carregados libertados pela colisão.
Ao lançar núcleos de ouro uns contra os outros em várias energias, juntamente com colisões mútuas de rutênio e zircônio, os pesquisadores foram capazes de peneirar os restos e identificar caminhos percorridos por partículas que indicavam a presença do campo magnético.
Sabendo disso, eles puderam medir a distribuição das partículas de uma forma que fornecesse detalhes importantes sobre a condutividade elétrica do plasma de quark-glúon.
“Podemos inferir o valor da condutividade a partir da nossa medição do movimento coletivo”, diz Shen.
“A extensão em que as partículas são desviadas está diretamente relacionada à força do campo eletromagnético e à condutividade no QGP – e ninguém mediu a condutividade do QGP antes.”
Esta pesquisa foi publicada na Physical Review X e a matéria em ScienceAlert
