Les chercheurs du RHIC ont annoncé avoir franchi une étape dans la compréhension des interactions fondamentales de la matière. Leurs travaux révèlent l’impact des champs magnétiques sur le plasma quark-gluon, une avancée qui pourrait éclairer des aspects encore obscurs de la physique des particules. Cet article détaille les méthodes innovantes utilisées pour traquer les effets subtils de ces champs magnétiques éphémères et les implications de ces découvertes pour la science.
Les scientifiques de la collaboration STAR ont fourni la première preuve directe de l’empreinte laissée par ce qui pourrait être les champs magnétiques les plus puissants de l’univers sur la matière nucléaire déconfinée. Cette avancée a été réalisée en mesurant la séparation des particules chargées différemment émergeant des collisions de noyaux atomiques.
Les champs magnétiques puissants générés lors de collisions excentrées induisent un courant électrique dans les quarks et gluons libérés, offrant ainsi une nouvelle méthode pour étudier la conductivité électrique du QGP.
Des champs magnétiques surpassant ceux des étoiles à neutrons
Les collisions excentrées de noyaux atomiques lourds, telles que celles impliquant l’or, sont censées générer des champs magnétiques extrêmement puissants.
Gang Wang, physicien de STAR à l’Université de Californie à Los Angeles, souligne que ces champs sont prédits être de l’ordre de 1018 gauss, surpassant largement les champs magnétiques des étoiles à neutrons et de tout autre objet dans l’univers. L’intensité magnétique sans précédent offre une fenêtre unique sur les propriétés électromagnétiques fondamentales de la matière.
Détecter la déviation des particules
Plutôt que de mesurer directement le champ magnétique, qui se dissipe extrêmement rapidement, les scientifiques de STAR ont cherché à détecter son impact sur les particules émanant des collisions. En se concentrant sur le mouvement collectif des particules chargées, ils ont pu identifier un motif de déviation dépendant de la charge, signe clair de l’induction de Faraday provoquée par un champ électromagnétique dans le QGP.
La détection de la déflexion offre une preuve directe de l’existence de ces champs magnétiques puissants.
Implications et perspectives futures
La mise en évidence de champs magnétiques induisant un champ électromagnétique dans le QGP permet désormais aux scientifiques d’utiliser cette induction pour sonder la conductivité du QGP.
Diyu Shen, physicien de STAR et leader de cette nouvelle analyse, souligne que cette propriété fondamentale n’avait jamais été mesurée auparavant. Les implications de cette découverte sont vastes, offrant des insights sur des questions importantes en physique, telles que l’effet magnétique chiral et la coalescence des quarks et gluons libres en particules composites.
L’étude ouvre ainsi une nouvelle dimension pour investiguer les propriétés fondamentales de la matière sous un champ électromagnétique extrême.
Légende illustration : Les collisions d’ions lourds génèrent un champ électromagnétique extrêmement puissant. Les scientifiques étudient les traces de ce puissant champ électromagnétique dans le plasma de quarks et de gluons (QGP), un état dans lequel les quarks et les gluons sont libérés des protons et des neutrons qui entrent en collision. Crédit : Tiffany Bowman and Jen Abramowitz/Brookhaven National Laboratory
Article: « Observation of the Electromagnetic Field Effect via Charge-Dependent Directed Flow in Heavy-Ion Collisions at the Relativistic Heavy Ion Collider » – DOI: 10.1103/PhysRevX.14.011028
