L’universo è pieno di fenomeni fuori scala, ma pochi sono impressionanti quanto le magnetar: stelle di neutroni con campi magnetici così forti da deformare letteralmente la loro struttura. Per dare un’idea delle proporzioni, il magnete attaccato al frigorifero produce un campo magnetico di circa 100 gauss. Una magnetar arriva a superare i 100 trilioni di gauss.
Numeri difficili persino da immaginare. Eppure, secondo un nuovo esperimento, la fisica delle particelle potrebbe aver appena fatto di meglio.
Un team di ricercatori che lavora al Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), un gigantesco acceleratore di particelle situato a Upton, nello Stato di New York, è riuscito a osservare gli effetti di un campo magnetico così intenso da risultare circa 10.000 volte più potente di quello di una magnetar. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Physical Review X.
La cosa sorprendente? Questo “mostro magnetico” è esistito per un tempo così breve da sembrare quasi impossibile: una frazione infinitesimale di secondo.
Per capirlo bisogna immaginare qualcosa di molto simile a un incidente cosmico in miniatura. Al RHIC gli scienziati fanno scontrare nuclei atomici pesanti, spesso atomi d’oro privati degli elettroni, a velocità vicine a quella della luce. Quando la collisione non è perfettamente frontale ma leggermente “di striscio”, succede qualcosa di insolito.
Una parte delle particelle coinvolte manca il bersaglio e continua la propria corsa a velocità vertiginose. Poiché molte di queste particelle hanno carica elettrica positiva, il loro movimento genera un campo magnetico enorme, proprio come accade quando una corrente elettrica produce magnetismo, solo su una scala quasi assurda.
Il risultato è una sorta di tempesta magnetica microscopica, potentissima ma incredibilmente breve.
Qui arriva la parte complicata, che gli scienziati hanno trovato un modo piuttosto elegante per aggirare. Questo campo magnetico non resta acceso abbastanza a lungo da essere osservato direttamente. Dura qualcosa come dieci milionesimi di un miliardesimo di un miliardesimo di secondo. In pratica, sparisce quasi nello stesso istante in cui nasce.
Come fai allora a sapere che è davvero esistito? La risposta è: guardando gli effetti collaterali.
I ricercatori hanno osservato che alcune particelle uscite dalla collisione cambiavano leggermente traiettoria, come se qualcosa le avesse “spinte” di lato. Questa deviazione, chiamata “charge-dependent deflection” (deviazione dipendente dalla carica), è esattamente ciò che ci si aspetterebbe dalla cosiddetta induzione di Faraday.
Detta in modo semplice: quando un campo magnetico molto forte cambia rapidamente o collassa, può generare effetti elettrici che influenzano il movimento delle particelle vicine. È un principio scoperto nell’Ottocento da Michael Faraday e che oggi sta dietro a moltissime tecnologie, dai generatori elettrici alle dinamo.
In questo caso, però, la scala è decisamente più spettacolare.
Non si tratta soltanto di stabilire un nuovo record di potenza magnetica.
Durante queste collisioni estreme si forma una sostanza chiamata plasma di quark e gluoni, considerata una specie di “zuppa primordiale” dell’universo. Secondo i fisici, è lo stato in cui si trovava tutta la materia subito dopo il Big Bang, prima che si formassero protoni, neutroni e infine gli atomi.
Studiare questo plasma significa quindi osservare, almeno in parte, com’era l’universo nei suoi primissimi istanti di vita.
Inoltre, l’esperimento ha permesso agli scienziati di misurare per la prima volta una proprietà importante di questo plasma: la sua conducibilità, cioè quanto bene riesce a trasportare corrente elettrica.
Tradotto: più si capisce come si comporta questa materia estrema, più possiamo avvicinarci a comprendere le leggi fondamentali che hanno modellato il cosmo.
Decisamente no. Questi campi magnetici giganteschi esistono solo all’interno di acceleratori di particelle, in condizioni controllate e per tempi così minuscoli da risultare praticamente irrilevanti al di fuori dell’esperimento.
Ma dal punto di vista scientifico il messaggio è affascinante: anche gli oggetti più estremi dell’universo — perfino le magnetar — potrebbero non detenere il primato assoluto. A volte, il record viene battuto nel mondo invisibile delle particelle subatomiche.