Nhanh hơn một cơn lốc xoáy, nhanh hơn cơn bão khổng lồ xoáy vào Sao Mộc - đó là cơn lốc xoáy nhanh nhất thế giới, mà các nhà khoa học đã tạo ra trong một món súp nguyên thủy gồm các hạt keo có nghĩa là tái tạo Big Bang.
Súp hạt xoáy quay với tốc độ nhanh chóng - nhanh hơn nhiều lần so với các ứng cử viên gần nhất.
Tuy nhiên, đừng hy vọng chất lỏng quay nhanh này sẽ quay đầu bất cứ lúc nào, vì các xoáy xuất hiện trong một vật liệu gọi là plasma quark-gluon nhỏ đến mức chỉ có thể phát hiện ra dấu hiệu của sự xoáy này bởi các hạt mà nó tạo ra.
"Chúng ta không thể nhìn vào plasma quark-gluon; nó ở quy mô của một hạt nhân nguyên tử", Michael Lisa, nhà vật lý tại Đại học bang Ohio, người làm việc trên sự hợp tác của Máy va chạm ion nặng tương đối tính (RHIC), đã tạo ra kết quả mới.
Súp nóng
Ngay sau Big Bang, một món hầm nguyên thủy nóng bỏng gồm các hạt cơ bản gọi là quark và gluon thấm vào vũ trụ bé. Những hạt cơ bản này là các khối xây dựng của các hạt được biết đến nhiều hơn như proton và neutron. Plasma quark-gluon này có một số tính chất độc đáo. Đầu tiên, ở mức rực rỡ 7 nghìn tỷ đến 10 nghìn tỷ độ F (3,9 nghìn tỷ đến 5,6 nghìn tỷ độ C), đó là chất lỏng nóng nhất được biết đến. Nó cũng là chất lỏng dày đặc nhất và "gần như hoàn hảo" ở chỗ nó hầu như không có ma sát, có nghĩa là nó chảy rất dễ dàng.
Để hiểu chính xác những gì đã xảy ra trong những khoảnh khắc sau Vụ nổ lớn, các nhà khoa học đã tạo lại món súp hạt nguyên thủy này trong một máy nghiền nguyên tử tại RHIC, tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven ở Upton, New York. RHIC đập các hạt nhân của các nguyên tử vàng với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng và sau đó sử dụng các máy dò siêu nhạy để đo các hạt bay ra khỏi vụ va chạm.
Chất lỏng xoáy
Trong nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã phân tích độ xoáy của plasma quark-gluon - về cơ bản là thước đo động lượng góc của nó hoặc, theo thuật ngữ thông tục, nó quay nhanh như thế nào.
Tất nhiên, họ có một trở ngại duy nhất: RHIC có thể tạo ra một lượng vật liệu nhỏ, và nó sống rất thoáng qua, hoặc khoảng 10 ^ trừ 23 giây. Vì vậy, không có cách nào để thực sự "quan sát" chất lỏng này theo nghĩa truyền thống.
Thay vào đó, các nhà khoa học tìm kiếm chữ ký của sự quay cuồng của nó, dựa trên các hạt phát ra từ súp, Lisa nói với Live Science. Trung bình, các hạt bên trong một chất lỏng kéo sợi phải có các spin gần như thẳng hàng với động lượng góc của chất lỏng. Bằng cách đo lượng hạt phát ra từ món súp xoáy này bị lệch khỏi đường đi dự kiến của họ, nhóm nghiên cứu có thể tính toán một ước tính sơ bộ cho độ xoáy của chất lỏng - gần như đo chuyển động quay tròn cục bộ. Cụ thể, các hạt được gọi là baryon lambda có xu hướng phân hủy chậm hơn các hạt khác, chẳng hạn như proton và neutron, có nghĩa là các máy dò RHIC có thể dễ dàng theo dõi đường đi của chúng trước khi chúng biến mất.
Hóa ra, độ xoáy trong plasma quark-gluon làm cho chuyển động xoáy trong cơn lốc xoáy có vẻ như một ngày bình tĩnh trong công viên. Độ xoáy là nhanh nhất từng được ghi nhận - nhanh hơn nhiều so với Great Red Spot của Sao Mộc, một cơn bão khí xoáy. Nó cũng nhanh hơn so với người giữ kỷ lục trước đó, một loại ống nano helium siêu lạnh, các nhà nghiên cứu đã báo cáo ngày 2 tháng 8 trên tạp chí Nature.
Hiểu được cấu trúc của dòng chất lỏng trong plasma có thể tiết lộ cái nhìn sâu sắc về lực hạt nhân mạnh, liên kết các nguyên tử lại với nhau, các nhà nghiên cứu cho biết. Một số lý thuyết hạt cạnh tranh đưa ra dự đoán về độ xoáy cuối cùng có thể được so sánh với các kết quả thí nghiệm này. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn biết quá ít về tính chất xoáy của plasma để đưa ra kết luận chắc chắn.
"Vẫn còn quá sớm để nói liệu nó có dạy chúng ta điều gì đó cơ bản hay không", Lisa nói.
