Los físicos del CERN afirman que lograron crear accidentalmente en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) un plasma de quarks-gluones, el asunto del Big Bang. Los resultados de estos experimentos se publicaron en la revista Nature Physics.
“Estamos muy satisfechos con este descubrimiento. Tenemos una nueva oportunidad de estudiar la materia en su estado primario. La capacidad de estudiar el plasma de quark-gluones en condiciones más simples y convenientes, como las colisiones de protones, nos abre una dimensión completamente nueva sobre cómo podemos estudiar cómo se comportó el universo durante y antes del Big Bang”, dijo Federico Antinori (Federcio Antinori), representante oficial de la colaboración ALICE dentro del LHC.
El llamado plasma de quarks-gluones, o "quagma", es materia "desarmada" en partículas diminutas: quarks y gluones, que generalmente se mantienen dentro de protones, neutrones y otras partículas mediante fuertes interacciones nucleares. Para la "liberación" de quarks y gluones, se necesitan temperaturas y energías gigantes, que, como creen los científicos hoy en día, existían en la naturaleza solo en la época del Big Bang.
Hace unos diez años, los físicos descubrieron que tales condiciones pueden crearse colisionando iones suficientemente pesados entre sí utilizando potentes aceleradores de partículas. Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que el quagma no podía obtenerse de otra forma, pero el año pasado vieron los primeros indicios de que no era así cuando estudiaron los resultados de experimentos recientes en el detector CMS en el LHC. Resultó que la "materia primaria del Universo" está formada por colisiones de protones individuales e iones de plomo.
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Antinori y sus colegas encontraron que una especie de análogo de quagma también ocurre cuando los protones chocan entre sí, estudiando los datos recopilados por el detector ALICE después del reinicio del LHC en abril de 2015 y hasta el día de hoy.
Los protones y los neutrones están formados por dos tipos de partículas subatómicas: quarks "abajo" (d) y "arriba" (u). Hay otros cuatro tipos de quarks: adorable (b), encantado (©), extraño (s) y verdadero (t). Forman la base de formas exóticas de materia y no existen en la naturaleza de forma estable. Todos estos quarks, como dicen los científicos, solo pueden formarse en presencia de gluones "libres", dentro de un plasma de quarks-gluones.
Como mostraron las observaciones en ALICE, la colisión de protones entre sí a menudo conducía a la aparición de "nubes" microscópicas de plasma de quarks y gluones, una "sopa" de quarks y gluones de protones destruidos, calentados a temperaturas inimaginablemente altas, alrededor de cuatro billones de grados Celsius. Sus rastros en forma de partículas que contienen los llamados quarks "extraños" fueron detectados por el detector en grandes cantidades.
Curiosamente, las partículas con una gran cantidad de quarks "extraños" aparecieron con más frecuencia que otros productos de colisiones de protones. Los científicos creen que esto indica las circunstancias inusuales de su nacimiento asociadas con las condiciones que reinaban dentro del plasma de quarks-gluones en el momento de su formación.
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Esto, en su opinión, sugiere que las propiedades del "quagma" se pueden estudiar utilizando colisiones de protones que son "convenientes" para los físicos, en lugar de iones pesados complejos, lo que nos acercará a comprender cómo se veía el Universo antes y durante el Big Bang.
