Snabbare än en tornado, snabbare än den gigantiska stormen som virvlar på Jupiter - det är världens snabbast virvlande virvel, som forskare har skapat i en urbensoppa med limpartiklar som tänkt att skapa Big Bang.
Den virvlande partikelsoppan roterar med huvud-snappningshastigheter - många gånger snabbare än de närmaste utmanarna.
Förvänta dig dock inte att den snabbt snurrande vätskan vänder på huvudet när som helst snart, eftersom virvlarna förekommer i ett material som kallas en kvark-gluonplasma som är så liten att signalen på denna virvlande bara kan upptäckas av de partiklar som den producerar.
"Vi kan inte titta på kvark-gluonplasma; det är i skala av en atomkärna," sade Michael Lisa, en fysiker vid Ohio State University som arbetar på Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), som producerade nya resultat.
Varm soppa
Rätt efter Big Bang trängde en het primordial gryta med elementära partiklar som kallas kvarkar och gluoner till babyuniverset. Dessa elementära partiklar är byggstenarna för bättre kända partiklar som protoner och neutroner. Denna kvark-gluonplasma har flera unika egenskaper. Först, vid en brinnande 7 biljon till 10 biljoner grader Fahrenheit (3,9 biljoner till 5,6 biljoner grader Celsius), är det den hetaste kända vätskan. Det är också den tätaste vätskan och "nästan perfekt" genom att den upplever nästan ingen friktion, vilket innebär att den flyter mycket lätt.
För att förstå exakt vad som hände under dessa ögonblick efter Big Bang, har forskare skapat denna primära partikelsoppa i en atomkrossare vid RHIC, vid Brookhaven National Laboratory i Upton, New York. RHIC krossar kärnorna i guldatomer i nästan ljusets hastighet och använder sedan ultrakänsliga detektorer för att mäta partiklarna som flyger utanför kollisionen.
Virvlande vätska
I den nya studien analyserade teamet kvark-gluonplasmans vorticitet - i huvudsak ett mått på dess vinkelmoment eller, i samtalskritiska termer, hur snabbt den snurrar.
Naturligtvis hade de ett unikt hinder: RHIC kan producera bara en teensy mängd av materialet, och det lever mycket flyktigt, eller cirka 10 ^ minus 23 sekunder. Så det finns inget sätt att faktiskt "observera" denna vätska i traditionell mening.
Istället letar forskare efter signaturer av dess virvlande, baserat på partiklarna som släppts ut från soppan, berättade Lisa till Live Science. I genomsnitt bör partiklar inuti en snurrande vätska ha snurrar som grovt överensstämmer med vätskans vinkelmoment. Genom att mäta hur mycket partiklarna som kommer från denna virvlande soppa avböjs från deras förväntade väg, kunde teamet beräkna en grov uppskattning för vätskans vorticitet - som grovt mäter den lokala rotationsrörelsen. I synnerhet tenderar partiklar som kallas lambda-baryoner att förfalla långsammare än andra partiklar, såsom protoner och neutroner, vilket innebär att RHIC-detektorerna lättare kunde spåra sina banor innan de försvann.
Det visar sig, vorticiteten i kvark-gluonplasma gör att den virvlande rörelsen inuti en tornado verkar som en lugn dag i parken. Vorticiteten är den snabbaste som någonsin spelats in - mycket snabbare än Jupiters stora röda fläck, en virvlande storm av gas. Det är också snabbare än den tidigare rekordhållaren, en superkyld typ av helium-nanodroplet, rapporterade forskarna 2 augusti i tidskriften Nature.
Att förstå strukturen för vätskeflödet i plasma kan avslöja insikt i den starka kärnkraften, som binder atomer samman, sade forskarna. Flera konkurrerande partikelteorier gör förutsägelser om vorticitet som så småningom kan jämföras mot dessa experimentella resultat. Men forskare vet fortfarande för lite om plasmans virvlande egenskaper för att göra slutgiltiga slutsatser.
"Det är för tidigt att säga om det lär oss något grundläggande," sa Lisa.
