O acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o Large Hadron Collider, deu aos cientistas uma visão ainda melhor do plasma de quark-gluon, a matéria primordial que encheu o universo após o Big Bang.
Durante as primeiras frações de segundo do universo, o universo foi preenchido com uma sopa primordial quente e densa chamada plasma de quark-gluon. Em um acelerador de partículas circular com quase 27 quilômetros de comprimento, o Grande Colisor de Hádrons (LHC) Cientistas do CERN, situados sob os Alpes franceses, recriaram o plasma de quark-glúon através da colisão de núcleos de ferro a velocidades próximas da da luz. O projeto é denominado ALICE (A Large Ion Collider Experiment).
A equipe ALICE obteve novas informações sobre o plasma de quark-glúon (e, portanto, sobre as condições do universo primitivo). Prótons – Partículas encontradas no coração dos átomos – colisões entre prótons e núcleos de chumbo e colisões entre núcleos de chumbo. Este método pode revelar como o quark-glúon se formou após o plasma Big BangIsto indica que pode ser estimulado por colisões de partículas menores do que se pensava anteriormente.
Quando os cientistas começaram a esmagar prótons no LHC, pensava-se que as colisões entre prótons e prótons e chumbo seriam muito pequenas para criar um plasma de quark-glúon. No entanto, sinais tentadores desta matéria primordial foram recentemente observados nestas pequenas colisões e colisões entre núcleos de chumbo.
Uma das assinaturas do plasma de quark-glúon e da sua formação é que as partículas não são ejetadas uniformemente, mas numa direção preferencial, no que os cientistas chamam de fluxo anisotrópico. Em velocidades intermediárias, o fluxo anisotrópico de partículas depende do número de quarks que as compõem. Os bárions, partículas feitas de três quarks, exibem um fluxo mais forte do que os mésons, partículas feitas de dois quarks.
Os cientistas pensam que está ligado ao processo de combinação de quarks para formar partículas maiores. Os bárions têm mais quarks e, portanto, ganham mais impulso.
Na nova pesquisa, a colaboração ALICE explicou como mediu o fluxo anisotrópico para diferentes mésons e bárions criados por colisões próton-próton e próton-chumbo. Ao isolar partículas que fluem juntas, a equipe confirmou que essas colisões leves produzem bárions com fluxo forte e mésons com fluxo fraco em velocidades intermediárias, como visto em colisões fortes.
“Esta é a primeira vez que este padrão de fluxo num subconjunto de colisões de protões produz uma grande lacuna no momento e, para muitas espécies, um número invulgarmente grande de partículas,” disse David Dobrigait Cinellato, Coordenador de Física da experiência ALICE. disse em um comunicado. “Nossos resultados apoiam a hipótese de que existe um sistema de quarks em expansão mesmo quando o tamanho do sistema colisional é pequeno”.
A equipe ALICE comparou as observações de fluxo feitas com modelos de formação de plasma de quark-glúon e descobriu que eles correspondiam estreitamente aos modelos que explicam a formação de bárions e mésons. No entanto, os modelos que não levam em consideração esta integração de quarks não conseguem reproduzir o padrão de fluxo observado.
Os pesquisadores também descobriram que mesmo os modelos mais bem ajustados não conseguem explicar totalmente o fluxo observado. Ainda existem algumas anomalias persistentes, que a equipe acredita que poderiam ajudar a resolver prótons e outras colisões entre partículas com partículas do tamanho do ferro.
“Com as colisões de oxigênio registradas em 2025, esperamos obter novos insights sobre a natureza e a evolução dos plasmas de quark-glúon em diferentes sistemas de colisão, preenchendo a lacuna entre as colisões de prótons e as colisões de chumbo”, disse o porta-voz da ALICE, Kai Schweda, no comunicado.
Então, os cientistas estarão ainda mais perto de compreender as condições encontradas no início do universo.
Houve um artigo sobre este estudo Publicado Em 20 de março na revista Nature Communications,
