Raskere enn en tornado, raskere enn den gigantiske stormen som virvler rundt på Jupiter - det er verdens raskest virvlende virvel, som forskere har laget i en uregnsopp med limpartikler ment å gjenopprette Big Bang.
Den virvlende partikelsuppen roterer med hodeturtakningshastigheter - mange ganger raskere enn de nærmeste utfordrerne.
Forventer imidlertid ikke at denne hurtigspinnende væsken vil snu hoder når som helst snart, da virvlene forekommer i et materiale som kalles et kvark-gluon-plasma som er så lite at signaturen til denne virvlingen bare kan oppdages av partiklene den produserer.
"Vi kan ikke se på quark-gluon-plasmaet; det er i skala fra en atomkjerne," sa Michael Lisa, en fysiker ved Ohio State University som jobber med Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) -samarbeidet, som produserte nye resultater.
Varm suppe
Rett etter Big Bang gjennomsyret en varm uregryte av elementære partikler kalt kvarker og gluoner babyuniverset. Disse elementære partiklene er byggesteinene til bedre kjente partikler som protoner og nøytroner. Dette quark-gluon plasmaet har flere unike egenskaper. For det første, på en brennende 7 billioner til 10 billioner grader Fahrenheit (3,9 billioner til 5,6 billioner grader Celsius), er det den varmeste kjente væsken. Det er også den tetteste væsken og "nesten perfekt" ved at den nesten ikke opplever friksjon, noe som betyr at den flyter veldig lett.
For å forstå nøyaktig hva som skjedde i de øyeblikkene etter Big Bang, har forskere gjenopprettet denne urtepartikelsuppen i en atomknusere på RHIC, ved Brookhaven National Laboratory i Upton, New York. RHIC smadrer kjernene med gullatomer sammen med nesten lysets hastighet og bruker deretter ultrasensitive detektorer for å måle partiklene som flyr fra kollisjonen.
Virvlende væske
I den nye studien analyserte teamet quark-gluonplasmas vortisitet - hovedsakelig et mål på dets vinkelmoment, eller, i samtalebetingelser, hvor raskt det snurrer.
Selvfølgelig hadde de et unikt hinder: RHIC kan produsere bare en teensy mengde av materialet, og det lever veldig flyktig, eller omtrent 10 ^ minus 23 sekunder. Så det er ingen måte å faktisk "observere" denne væsken i tradisjonell forstand.
I stedet leter forskere etter signaturer om hvirvlingen, basert på partiklene som slippes ut fra suppen, fortalte Lisa til Live Science. I gjennomsnitt bør partikler inne i et spinnende væske ha spinn som omtrent samsvarer med væskens vinkelmoment. Ved å måle hvor mye partiklene som kommer fra denne virvlende suppen blir avledet fra deres forventede bane, kunne teamet beregne et grovt estimat for væskens vortisitet - som grovt måler den lokale spinnbevegelsen. Spesielt har partikler kjent som lambda baryoner en tendens til å forfalle saktere enn andre partikler, for eksempel protoner og nøytroner, noe som betyr at RHIC-detektorene lettere kunne spore sine veier før de forsvant.
Det viser seg at vortisiteten i quark-gluon plasma gjør at den virvlende bevegelsen inne i en tornado virker som en rolig dag i parken. Vortisiteten er den raskeste som noen gang er registrert - mye raskere enn Jupiters Great Red Spot, en virvlende storm av gass. Det er også raskere enn den forrige rekordholderen, en superkjølt type helium nanodroplet, rapporterte forskerne 2. august i tidsskriftet Nature.
Å forstå strukturen i væskestrømmen i plasmaet kan avsløre innsikt i den sterke kjernekraften, som binder atomer sammen, sa forskerne. Flere konkurrerende partikkelteorier gir prediksjoner om vortisitet som til slutt kan sammenlignes med disse eksperimentelle resultatene. Imidlertid vet forskere fremdeles for lite om plasmaets virvlende egenskaper til å gjøre endelige konklusjoner.
"Det er for tidlig å si om det lærer oss noe grunnleggende," sa Lisa.
