Más detalles sobre cómo era el universo en sus primeras millonésimas de segundo de existencia

En los primeros microsegundos tras el Big Bang, la colosal “explosión” con la que nació el universo, este era un “océano” de quarks y gluones a una temperatura de más de un billón de grados centígrados. Estas partículas elementales volaban a la velocidad de la luz, conformando un plasma de quarks y gluones que duró sólo unas pocas millonésimas de segundo. Luego, ese plasma primordial se enfrió rápidamente y sus quarks y gluones individuales se fusionaron para formar los protones, neutrones y otras partículas fundamentales que existen hoy de manera natural en el universo.

En el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), emplazado en la frontera entre Suiza y Francia, se utiliza el LHC (Large Hadron Collider, o Gran Colisionador de Hadrones) para generar pequeñas muestras de ese plasma de quarks-gluones con el propósito de conocer mejor los ingredientes iniciales del universo. Al hacer colisionar iones pesados ​​a velocidades cercanas a la de la luz, los físicos del CERN pueden mantener libres brevemente quarks y gluones para crear y estudiar una muestra de ese océano de quarks y gluones que existió durante los primeros microsegundos tras la creación del universo.

Ahora, la Colaboración CMS, un extenso grupo de científicos que trabaja con el detector CMS del LHC, y entre quienes figura Yen-Jie Lee del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha observado indicios claros de que los quarks crean estelas a medida que avanzan a gran velocidad por el plasma, de forma similar a como una lancha deja una estela en el agua sobre la que avanza. El hallazgo constituye la primera evidencia directa de que el plasma de quarks y gluones reacciona a las partículas en movimiento como un único fluido, permitiendo efectos comparables a los chapoteos y las salpicaduras que son típicos en un medio líquido convencional, en vez de dispersarse aleatoriamente como partículas individuales.

Recreación artística de un quark que se desplaza a través del plasma de quarks y gluones, creando una estela en el plasma. (Ilustración: Jose-Luis Olivares, MIT. CC BY-NC-ND 3.0)

“Ha habido un largo debate en nuestro campo sobre si ese plasma debería reaccionar al paso de un quark”, resume Yen-Jie Lee. “Ahora vemos que el plasma es increíblemente denso, lo que le permite ralentizar un quark y producir salpicaduras y remolinos como un líquido”.

“Profundizar en cómo las estelas de quarks rebotan nos brindará nuevos conocimientos sobre las propiedades del plasma de quarks y gluones”, afirma Lee. “Con este experimento, estamos capturando una instantánea de esta sopa de quarks primordial”.

El estudio se titula “Evidence of medium response to hard probes using correlations of Z bosons with hadrons in heavy ion collisions”. Y se ha publicado en la revista académica Physics Letters B. (Fuente: NCYT de Amazings)