La Sopa De Partículas Más Caliente Puede Revelar Secretos Del Universo Primordial

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Los físicos han creado un extraño estado de la materia llamado plasma de quarks y gluones que se asemeja a las condiciones posteriores a la creación del universo.

Una sopa de partículas elementales ultra-calientes podría ser la clave para entender cómo era el universo justo después de su formación, dicen los científicos.

En los últimos años, los físicos han creado esta sopa dentro de dos de los aceleradores de partículas más potentes del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en Suiza y el Relativistic Heavy Ion Collider en Nueva York, rompiendo partículas a una velocidad superrápida.

Cuando dos partículas chocan, explotan en energía pura lo suficientemente poderosa para derretir átomos y separar protones y neutrones (los bloques de construcción de los núcleos atómicos) en sus quarks y gluones constituyentes. Los protones y los neutrones contienen tres quarks cada uno, y los gluones son el pegamento sin masa que mantiene unidos a los quarks.

El resultado es un plasma que los científicos llaman un "líquido casi perfecto", con una fricción casi nula.

Más caliente que el sol

A temperaturas entre 7 billones y 10 billones de grados Fahrenheit (4 billones y 6 billones de grados Celsius), este "plasma de quark-gluón" es la cosa más caliente jamás creada en la Tierra, y es aproximadamente 100,000 veces más caliente que el centro del sol.

"Ahora hemos creado materia en un estado único, compuesto de quarks y gluones que se han liberado de protones y neutrones en el interior", dijo Steven Vigdor, físico del Laboratorio Nacional de Brookhaven, que alberga el RHIC. Se cree que este extraño estado de la materia se asemeja mucho a la forma de la materia en el universo solo unas pocas fracciones de segundo después de que nació en el Big Bang hace aproximadamente 13.7 mil millones de años. [Álbum: Detrás de las escenas en RHIC]

"Muchas de las características críticas del universo se establecieron en esos momentos muy tempranos en la infancia del universo", dijo Vigdor hoy (13 de agosto) en la conferencia de físicos de partículas de Quark Matter 2012 en Washington, D.C.

Poco después de esta fase del universo, los quarks y los gluones se habrían combinado para formar protones y neutrones, que se habrían agrupado con los electrones un tiempo después para formar átomos. Estos eventualmente construyeron las galaxias, estrellas y planetas que conocemos hoy.

Para comprender mejor cómo sucedió esto, los científicos intentan experimentar en esta sopa primordial para estudiar sus propiedades, como su viscosidad, que es una medida de su fricción interna o resistencia al flujo. En comparación con los líquidos cotidianos, como la miel o incluso el agua, el plasma de quark-gluón tiene muy poca viscosidad.

Este plasma también es extremadamente denso, con partículas empaquetadas más estrechamente que las estrellas de neutrones, las bolas comprimidas de materia que se producen cuando algunas estrellas explotan en supernovas.

"Ahora contamos con las herramientas para experimentar realmente... y descubrir qué tipo de cosas realmente son y por qué tienen estas extraordinarias propiedades", dijo Jurgen Schukraft, físico del laboratorio de física del CERN en Ginebra. del LHC.

Bolas de cañon a traves de plasma.

Una de las formas en que los científicos experimentan en este estado de la materia es disparando otras partículas a través de él.

Los quarks de encanto, por ejemplo, son un sabor de quark 100 veces más masivo que los quarks up y down que forman protones y neutrones. Cuando los físicos del experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones inyectaron partículas que contenían quarks charm en el plasma de quark-gluon, descubrieron que el flujo de plasma era tan fuerte que arrastraba las partículas de charm junto con él, lo que finalmente retrasó su paso.

"A pesar de que son muy pesados ​​y pasan como balas de cañón, al final se desaceleran", dijo Schukraft. "Esta materia tiene una enorme capacidad para detener incluso partículas muy pesadas".

Los científicos han estado buscando tras el plasma de quark-gluon durante años. En 2005, los físicos sospecharon que lo habían creado dentro de RHIC, pero no fue hasta 2010 que verificaron que habían creado la materia lo suficientemente caliente como para dar lugar al estado extremo.

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