Acelerador de partículas: cientistas simulam a colisão de duas estrelas de nêutrons

Cientistas da Universidade Técnica de Munique e do Centro Helmholtz de Pesquisas sobre Íons Pesados (GSI, na sigla original), na Alemanha, simularam uma colisão de estrelas de nêutrons em um acelerador de partículas para medir as temperaturas extremas que ocorrem dentro de tal choque raro. Raro porque só observamos uma colisão de estrelas de nêutrons até hoje, e não é como se pudéssemos ir até lá e colocar um termômetro para fazer observações precisas do incidente.

O estudo

Então, os pesquisadores deram um jeito de podermos estudar a colisão aqui da Terra: usando um acelerador de partículas do GSI e muitos íons pesados.  Algumas das condições das colisões de íons pesados, como densidade e temperatura, são semelhantes às das colisões de estrelas de nêutrons. Assim como fótons virtuais são produzidos na última, também podem aparecer quando dois íons pesados são chocados a velocidades que se aproximam à da luz.

Mas existem algumas dificuldades envolvidas neste estudo, nomeadamente com os fótons virtuais – eles aparecem muito raramente e são muito fracos.  Tivemos que registrar e analisar cerca de 3 bilhões de colisões para finalmente reconstruir 20.000 fótons virtuais mensuráveis”, explicou o físico da Universidade Técnica de Munique, Jürgen Friese, ao Science Alert.

Além disso, os cientistas precisaram desenvolver uma técnica de reconhecimento de padrões em que uma foto de 30.000 pixels é digitalizada em poucos microssegundos, utilizando tecnologias como máscaras eletrônicas, redes neurais e inteligência artificial, a fim de detectar os padrões de radiação Cherenkov muito fracos gerados pelos produtos de decaimento de fótons virtuais.

Resultados

O resultado da colisão de íons foi de fato parecido com o de estrelas de nêutrons, de forma que os pesquisadores puderam concluir que duas estrelas colidindo, cada uma com uma massa 1,35 maior que a do nosso sol, produziriam uma temperatura de 800 bilhões de graus Celsius – o que, por sua vez, significa que essas colisões fundem núcleos pesados.

A pesquisa também pode ajudar os cientistas a entenderem melhor uma matéria densa feita de quarks (conhecida pela sigla QDC) que teria preenchido o universo apenas momentos após o Big Bang.

“Um plasma de quarks e glúons fez a transição para núcleons e outros estados ligados a hadrônicos no início do universo”, escreveram os pesquisadores em seu artigo. Acredita-se que “estados similares de matéria, em temperaturas mais baixas, ainda existam no interior de objetos estelares compactos, como estrelas de nêutrons. A formação de tal matéria cósmica em colisões com íons pesados fornece acesso a estudos da estrutura microscópica da QCD”.

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista científica Nature Physics.

Fonte: Hypescience.com

 [ScienceAlert]