Plus rapide qu'une tornade, plus rapide que la tempête géante tourbillonnant sur Jupiter - c'est le vortex tourbillonnant le plus rapide du monde, que les scientifiques ont créé dans une soupe primordiale de particules collantes destinées à recréer le Big Bang.
La soupe aux particules tourbillonnantes tourne à des vitesses qui font claquer la tête - plusieurs fois plus vite que les concurrents les plus proches.
Cependant, ne vous attendez pas à ce que ce fluide à rotation rapide fasse tourner les têtes de sitôt, car les tourbillons se produisent dans un matériau appelé plasma quark-gluon qui est si petit que la signature de ce tourbillonnement ne peut être détectée que par les particules qu'il produit.
"Nous ne pouvons pas regarder le plasma quark-gluon; il est à l'échelle d'un noyau atomique", a déclaré Michael Lisa, un physicien de l'Ohio State University qui travaille sur la collaboration Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), qui a produit le de nouveaux résultats.
Soupe chaude
Juste après le Big Bang, un chaud ragoût primordial de particules élémentaires appelées quarks et gluons a imprégné l'univers du bébé. Ces particules élémentaires sont les éléments constitutifs de particules plus connues telles que les protons et les neutrons. Ce plasma quark-gluon possède plusieurs propriétés uniques. Tout d'abord, à un flamboiement de 7 billions à 10 billions de degrés Fahrenheit (3,9 billions à 5,6 billions de degrés Celsius), c'est le fluide le plus chaud connu. C'est aussi le fluide le plus dense et "presque parfait" en ce qu'il ne subit presque pas de friction, ce qui signifie qu'il s'écoule très facilement.
Pour comprendre exactement ce qui s'est passé dans ces moments après le Big Bang, les scientifiques ont recréé cette soupe de particules primordiale dans un broyeur d'atomes au RHIC, au Brookhaven National Laboratory à Upton, New York. Le RHIC brise les noyaux des atomes d'or ensemble à presque la vitesse de la lumière, puis utilise des détecteurs ultrasensibles pour mesurer les particules qui s'envolent de la collision.
Fluide tourbillonnant
Dans la nouvelle étude, l'équipe a analysé le tourbillon du plasma quark-gluon - essentiellement une mesure de son élan angulaire ou, en termes familiers, de la vitesse à laquelle il tourne.
Bien sûr, ils avaient un obstacle unique: le RHIC ne peut produire qu'une petite quantité de matériel, et il vit très brièvement, soit environ 10 ^ moins 23 secondes. Il n'y a donc aucun moyen "d'observer" réellement ce fluide au sens traditionnel.
Au lieu de cela, les scientifiques recherchent des signatures de son tourbillonnement, sur la base des particules émises par la soupe, a déclaré Lisa à Live Science. En moyenne, les particules à l'intérieur d'un fluide en rotation devraient avoir des spins qui s'alignent approximativement avec la quantité de mouvement angulaire du fluide. En mesurant la façon dont les particules provenant de cette soupe tourbillonnante sont déviées de leur trajectoire attendue, l'équipe pourrait calculer une estimation approximative du tourbillon du fluide - qui mesure approximativement le mouvement de rotation local. En particulier, les particules appelées baryons lambda ont tendance à se désintégrer plus lentement que d'autres particules, telles que les protons et les neutrons, ce qui signifie que les détecteurs RHIC pourraient plus facilement suivre leur chemin avant de disparaître.
Il s'avère que le tourbillon dans le plasma quark-gluon fait que le mouvement tourbillonnant à l'intérieur d'une tornade ressemble à une journée calme dans le parc. Le tourbillon est le plus rapide jamais enregistré - beaucoup plus rapide que celui du Great Red Spot de Jupiter, une tempête tourbillonnante de gaz. Il est également plus rapide que le précédent détenteur du record, un type de nanogouttelette d'hélium surfondu, ont rapporté les chercheurs le 2 août dans la revue Nature.
Comprendre la structure de l'écoulement des fluides dans le plasma pourrait révéler un aperçu de la force nucléaire puissante, qui lie les atomes ensemble, ont déclaré les chercheurs. Plusieurs théories concurrentes des particules font des prédictions sur le tourbillon qui pourraient éventuellement être comparées à ces résultats expérimentaux. Cependant, les scientifiques en savent encore trop peu sur les propriétés tourbillonnantes du plasma pour tirer des conclusions définitives.
"Il est trop tôt pour dire si cela nous enseigne quelque chose de fondamental", a déclaré Lisa.
