Mais rápido que um tornado, mais rápido que a tempestade gigante que rodopia em Júpiter - é o vórtice de turbilhão mais rápido do mundo, que os cientistas criaram em uma sopa primordial de partículas de cola destinadas a recriar o Big Bang.
A sopa de partículas em turbilhão gira a velocidades de arrebentar a cabeça - muitas vezes mais rápido que os concorrentes mais próximos.
No entanto, não espere que esse fluido de rotação rápida vire a cabeça tão cedo, pois os vórtices ocorrem em um material chamado plasma de quarks e glúons que é tão pequeno que a assinatura desse turbilhão pode ser detectada apenas pelas partículas que produz.
"Não podemos olhar para o plasma de quarks e glúons; está na escala de um núcleo atômico", disse Michael Lisa, físico da Universidade Estadual de Ohio que trabalha na colaboração Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), que produziu o novos resultados.
Sopa quente
Logo após o Big Bang, um ensopado primordial quente de partículas elementares chamadas quarks e glúons permeou o universo do bebê. Essas partículas elementares são os blocos de construção de partículas mais conhecidas, como prótons e nêutrons. Este plasma de quarks e glúons possui várias propriedades únicas. Primeiro, entre 7 trilhões e 10 trilhões de graus Fahrenheit (3,9 trilhões a 5,6 trilhões de graus Celsius), é o fluido mais quente conhecido. É também o fluido mais denso e "quase perfeito", pois experimenta quase nenhum atrito, o que significa que flui muito facilmente.
Para entender exatamente o que aconteceu naqueles momentos após o Big Bang, os cientistas recriaram essa sopa primordial de partículas em um esmagador de átomos no RHIC, no Laboratório Nacional Brookhaven em Upton, Nova York. O RHIC esmaga os núcleos dos átomos de ouro quase à velocidade da luz e usa detectores ultrassensíveis para medir as partículas que voam da colisão.
Fluido rodopiante
No novo estudo, a equipe analisou a vorticidade do plasma de quarks e glúons - essencialmente uma medida de seu momento angular ou, em termos coloquiais, com que rapidez ele gira.
Obviamente, eles tinham um obstáculo único: o RHIC pode produzir apenas uma quantidade pequenina do material e vive muito rapidamente, ou cerca de 10 ^ menos 23 segundos. Portanto, não há como realmente "observar" esse fluido no sentido tradicional.
Em vez disso, os cientistas procuram assinaturas de seu turbilhão, com base nas partículas emitidas pela sopa, disse Lisa à Live Science. Em média, as partículas dentro de um fluido em rotação devem ter rotações que se alinham aproximadamente com o momento angular do fluido. Ao medir o quanto as partículas que saem dessa sopa giratória são desviadas do caminho esperado, a equipe pode calcular uma estimativa aproximada da vorticidade do fluido - que mede aproximadamente o movimento de rotação local. Em particular, partículas conhecidas como bárions lambda tendem a decair mais lentamente do que outras partículas, como prótons e nêutrons, o que significa que os detectores RHIC poderiam rastrear mais facilmente seus caminhos antes que desaparecessem.
Acontece que a vorticidade no plasma de quarks e glúons faz o movimento giratório dentro de um tornado parecer um dia calmo no parque. A vorticidade é a mais rápida já registrada - muito mais rápida que a da Grande Mancha Vermelha de Júpiter, uma tempestade rodopiante de gás. Também é mais rápido que o detentor do recorde anterior, um tipo super nanodroplet de hélio, relataram os pesquisadores em 2 de agosto na revista Nature.
Entender a estrutura do fluxo de fluido no plasma pode revelar informações sobre a força nuclear forte, que liga os átomos, disseram os pesquisadores. Várias teorias de partículas concorrentes fazem previsões sobre a vorticidade que podem ser comparadas com esses resultados experimentais. No entanto, os cientistas ainda sabem muito pouco sobre as propriedades de turbilhão do plasma para tirar conclusões definitivas.
"É muito cedo para dizer se isso nos ensina algo fundamental", disse Lisa.
