Foto do detector ALICE no CERN. Foto cortesia do CERN.
Bater quase nada juntos está aproximando os cientistas da compreensão dos estados estranhos da matéria presentes apenas milissegundos após a criação do Universo no Big Bang. Isso está de acordo com os físicos do CERN e do Brookhaven National Laboratory, apresentando suas últimas descobertas na conferência Quark Matter 2012 em Washington, DC.
Ao esmagar íons de chumbo no experimento de íons pesados ALICE, menos conhecido, do CERN, os físicos disseram na segunda-feira que criaram as temperaturas mais quentes provocadas pelo homem de todos os tempos. Em um instante, os cientistas do CERN recriaram um plasma de quarks e glúons - a temperaturas 38% mais quentes do que um recorde anterior de plasma de 4 trilhões de graus. Este plasma é uma sopa subatômica e o estado único da matéria que se pensa existir nos primeiros momentos após o Big Bang. Experiências anteriores mostraram que essas variedades particulares de plasmas se comportam como líquidos perfeitos e sem atrito. Essa descoberta significa que os físicos estão estudando a matéria mais densa e quente já criada em laboratório; 100.000 vezes mais quente que o interior do nosso Sol e mais denso que uma estrela de nêutrons.
Os cientistas do CERN estão saindo do anúncio de julho da descoberta do esquivo bóson de Higgs.
“O campo da física de íons pesados é crucial para sondar as propriedades da matéria no universo primordial, uma das principais questões da física fundamental que o LHC e seus experimentos foram projetados para abordar. Isso ilustra como, além da investigação do bóson de Higgs, recentemente descoberto, os físicos do LHC estão estudando muitos outros fenômenos importantes nas colisões próton-próton e chumbo-chumbo ”, disse o diretor-geral do CERN, Rolf Heuer.
De acordo com um comunicado de imprensa, as descobertas ajudam os cientistas a entender a "evolução da matéria de alta densidade e alta interação no espaço e no tempo".
Enquanto isso, os cientistas do Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) de Brookhaven afirmam ter observado o primeiro vislumbre de uma possível fronteira que separa a matéria comum, composta por prótons e nêutrons, do plasma primordial quente de quarks e glúons no início do Universo. Assim como a água existe em diferentes fases, sólida, líquida ou vapor, dependendo da temperatura e da pressão, os físicos do RHIC estão descobrindo a fronteira onde a matéria comum começa a se formar a partir do plasma de quarks e glúons, esmagando os íons de ouro. Os cientistas ainda não sabem ao certo onde traçar as linhas de fronteira, mas o RHIC está fornecendo as primeiras pistas.
Os núcleos dos átomos comuns de hoje e o plasma primordial de quarks-glúons, ou QGP, representam duas fases diferentes da matéria e interagem nas forças mais básicas da natureza. Essas interações são descritas em uma teoria conhecida como cromodinâmica quântica, ou QCD. Resultados da STAR e PHENIX do RHIC mostram que as propriedades líquidas perfeitas do plasma de quarks e glúons dominam em energias acima de 39 bilhões de elétron-volts (GeV). À medida que a energia se dissipa, interações entre quarks e prótons e nêutrons da matéria comum começam a aparecer. Medir essas energias fornece aos cientistas sinais que apontam para a aproximação de um limite entre a matéria comum e o QGP.
"O ponto crítico, se existir, ocorre a um valor único de temperatura e densidade além do qual o QGP e a matéria comum podem coexistir", disse Steven Vigdor, diretor de laboratório associado da Brookhaven para física nuclear e de partículas, que lidera o programa de pesquisa RHIC. . “É análogo a um ponto crítico além do qual a água líquida e o vapor d'água podem coexistir em equilíbrio térmico, disse ele.
Enquanto o acelerador de partículas de Brookhaven não pode corresponder às condições de temperatura recorde do CERN, os cientistas do laboratório do Departamento de Energia dos EUA dizem que a máquina mapeia o "ponto ideal" nessa transição de fase.
Legenda da imagem: O diagrama da fase nuclear: RHIC está no “ponto ideal” de energia para explorar a transição entre a matéria comum feita de hádrons e a matéria inicial do universo, conhecida como plasma de quarks e glúons. Cortesia do Laboratório Nacional Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA.
John Williams é escritor de ciências e proprietário da TerraZoom, uma loja de desenvolvimento da Web com sede no Colorado, especializada em mapeamento da web e zoom de imagens on-line. Ele também escreve o premiado blog StarryCritters, um site interativo dedicado a ver imagens dos Grandes Observatórios da NASA e de outras fontes de uma maneira diferente. Um ex-editor colaborador da Final Frontier, seu trabalho foi publicado no Blog da Planetary Society, Air & Space Smithsonian, Astronomia, Terra, MX Developer's Journal, The Kansas City Star e muitos outros jornais e revistas.
