Estado raro da matéria é recriado e pode dar pistas sobre a origem do universo

Pesquisadores da Universidade do Kansas, nos EUA, juntamente com uma equipe internacional de cientistas que trabalha no Grande Colisor de Hádrons, produziram plasma de quarks-glúons – um estado da matéria que os cientistas supõem que tenha existido no nascimento do universo -, com menos partículas do que se pensava possível. O material foi descoberto – na verdade, ele já havia sido reproduzido em laboratório antes, mas não com tão poucas partículas – pela colisão de prótons com núcleos de chumbo em alta energia dentro do detector Solenóide de Múon Compacto do Colisor. Os físicos têm apelidado o plasma resultante de “o menor líquido”.

RESULTADO INESPERADO

“Antes destes resultados experimentais, pensava-se que o meio criado pela colisão de um próton com chumbo seria demasiado pequeno para criar um plasma de quark-glúon”, diz Wang Quan, pesquisador de pós-doutorado que trabalha com a equipe do CERN, a Organização Europeia para a Pesquisa Nuclear.  Na verdade, essas colisões estavam sendo estudadas como uma referência para colisões de dois núcleos de chumbo, para explorar os aspectos não-quark-glúons-plasmáticos das colisões”, revela Wang. “A análise apresentada neste artigo indica, contrariamente às expectativas, que um plasma de quarks-glúons pode ser criado em colisões muito assimétricas entre prótons e chumbo”.

A descoberta inesperada lança nova luz sobre a física de alta energia. “Este é o primeiro trabalho que mostra claramente que várias partículas são correlacionadas entre si em colisões entre prótons e chumbo, semelhante ao que é observado em colisões chumbo-chumbo, onde o plasma de quarks-glúons é produzido”, relaciona Yen-Jie Lee, professor assistente de física no Instituto de Tecnologia de Massachussets (MIT), nos EUA. “Esta é provavelmente a primeira evidência de que a menor gota de plasma de quarks- glúons é produzida nesse tipo de colisão”.

A MATÉRIA E A ORIGEM DO UNIVERSO

Wang Quan descreve o plasma quark-glúon como um estado muito quente e denso de matéria de quarks e glúons não ligados, ou seja, não contidos dentro de núcleos individuais. “Acredita-se que este estado corresponde ao estado do universo logo após o Big Bang”, afirma. “A interação entre partons – quarks e glúons – dentro do plasma de quarks-glúons é forte, o que distingue o plasma quark-glúon de um estado gasoso onde se espera pouca interação entre as partículas constituintes. Enquanto a física de partículas de alta energia muitas vezes centra-se na detecção de partículas subatômicas, como o recentemente descoberto bóson de Higgs, a nova pesquisa de plasma de quarks-glúons examina o comportamento de um volume de tais partículas.

Wang diz que tais experiências podem ajudar os cientistas a entender melhor as condições cósmicas no instante após o Big Bang.  Embora acreditemos que o estado do universo um microssegundo após o Big Bang consistiu de um plasma quark-glúon, ainda há muito que nós não entendemos completamente sobre as propriedades deste estado da matéria”, pondera. “Uma das maiores surpresas das medições anteriores no Colisor Relativístico de Íons Pesados ​​no Brookhaven National Laboratory (EUA) foi o comportamento fluido do plasma de quarks e glúons. Ser capaz de formar um plasma quark-glúon em colisões de prótons e chumbo nos ajuda a definir melhor as condições necessárias para a sua existência”.

Fonte: Phys.org