Recrean las gotas de la 'sopa' del universo primitivo

El profesor Jamie Nagle de la Universidad de Colorado Boulder y sus colegas de la Universidad de Vanderbilt colaboraron en el experimento conocido como 'PHENIX'. Para ello utilizaron un colisionador masivo en el Brookhaven National Laboratory de Estados Unidos, con el que recrearon ese plasma. En una serie de pruebas, los investigadores rompieron paquetes de protones y neutrones en diferentes combinaciones en núcleos atómicos mucho más grandes.

Descubrieron que, controlando cuidadosamente las condiciones, podían generar gotitas de plasma de quark gluon que se expandían para formar tres patrones geométricos diferentes.

Los hallazgos proporcionan la evidencia más sólida hasta la fecha de que tales gotas minúsculas se comportan como un fluido. Eso es algo que los científicos habían pensado que era imposible, dijo Nagle. «Nuestro resultado experimental nos ha acercado mucho más a responder la pregunta de cuál es la cantidad más pequeña de materia del universo temprano que puede existir», dijo Nagle, del Departamento de Física, que propuso este conjunto de experimentos en 2014.

Los científicos empezaron a estudiar este tipo de materia en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) de Brookhaven en 2000. Para ello chocaron contra núcleos pesados de los átomos de oro, generando temperaturas de miles de millones de grados centígrados. En la ebullición resultante, los quarks y los gluones, las partículas subatómicas que forman todos los protones y neutrones, se liberaron de sus cadenas atómicas y fluyeron casi libremente.

Los científicos creen que tal estado de la materia, de una muy corta duración, imita las condiciones observadas justo después del Big Bang y probablemente se comporta como un «fluido perfecto», dijo Paul Romatschke, profesor asociado de física. «Si pudieras tener una botella de este líquido», dijo Romatschke, «y tuvieras que darle la vuelta y hacer que fluyera alrededor de un obstáculo, lo haría casi sin fricción».

Varios años más tarde, un conjunto de experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra, Suiza, provocó un enfrentamiento entre los teóricos: los investigadores informaron que parecían haber creado un plasma de quark gluón no al golpear dos átomos, sino al estrellarse dos protones. La mayoría de los científicos asumieron que los protones solitarios no podían suministrar suficiente energía para hacer que cualquier cosa pudiera fluir como un fluido.

Nagle, Romatschke y su equipo idearon una manera de probar la idea en 2014: si estas pequeñas gotas se comportaran como un líquido, entonces deberían mantener su forma. Y eso es exactamente lo que encontró el experimento PHENIX: las colisiones de deuterones formaron elipsis de corta duración -como las ondas provocadas por una piedra en un charco-, los átomos de helio-3 formaron triángulos y un solo protón explotó en forma de círculo.

Los resultados, según los investigadores, podrían ayudar a los teóricos a comprender mejor cómo se enfrió el plasma de quark gluón original del universo en milisegundos, dando a luz a los primeros átomos.