O Universo logo após o Big Bang era semelhante a... um líquido. Físicos conseguem hoje recriar esse estado em laboratório, revelando comportamentos inesperados que nos informam sobre os primeiros instantes do cosmos.
Para isso, os cientistas do CERN utilizam o Grande Colisor de Hádrons para fazer colidir íons pesados a velocidades prodigiosas. Esses choques libertam brevemente os quarks e os gluões do seu confinamento habitual, produzindo minúsculas gotículas desse plasma primordial. Esta substância preenchia o Universo durante os seus primeiros microssegundos.
Um quark atravessa o plasma de quarks e gluons, criando uma esteira no meio.
Crédito: Jose-Luis Olivares, MIT
Para observar esse plasma, uma equipa do MIT elaborou uma estratégia inovadora. Em vez de procurar pares de quarks, os investigadores debruçaram-se sobre eventos onde um quark é produzido no lado oposto a um bosão Z. Dado que esta partícula neutra quase não interage com o seu ambiente, ela serve como ponto de referência perfeito para isolar os efeitos do quark.
A análise dos dados, provenientes de milhares de milhões de colisões, revelou padrões característicos no plasma. Foram observados redemoinhos e respingos, alinhados na direção oposta ao bosão Z, e que correspondem à esteira deixada por um único quark. Estes resultados constituem a primeira prova direta de que o plasma se comporta como um fluido denso e coletivo, e não como uma simples nuvem de partículas independentes.
Estas observações estão de acordo com modelos teóricos existentes, incluindo um elaborado por Krishna Rajagopal e seus colaboradores. Este modelo prevê que o plasma deve ondular como um líquido quando uma partícula o atravessa a alta velocidade. A confirmação experimental consolida assim a nossa perceção do meio primordial e das suas propriedades.
Graças a este avanço, novas possibilidades se abrem para examinar as características do plasma de quarks e gluons com uma precisão acrescida. Ao medir o tamanho e a duração das esteiras, os físicos poderão determinar melhor a viscosidade e outros parâmetros deste fluido exótico. Estes trabalhos ajudam a reconstituir peça por peça a história dos primeiros momentos do Universo.
Este estudo foi realizado no âmbito da Colaboração CMS, um grupo internacional de físicos de partículas. Os resultados foram publicados na revista
Physics Letters B, oferecendo acesso aberto a todo o conjunto de dados e métodos empregados para esta descoberta.
Fonte: Physics Letters B