Ciencia y tecnología

El primer microsegundo justo después del Big Bang fue recreado en el laboratorio….

Después del Big Bang, en los primeros segundos de un universo primitivo, todo era una gran sopa de gluones y quarks. Esto se debe a que todo estaba demasiado caliente para que las partículas se agruparan y produjeran los átomos, y las gotas de materia se concentraban, formando un líquido llamado plasma de gluones y quarks.

Jamie Nagle de la Universidad de Colorado en Boulder, en asociación con investigadores de la Universidad y Vanderbilt, recreó este estado. Con la ayuda de un enorme colisionador de partículas del Laboratorio Nacional Brookhaven en Nueva York.

Ingeniería inversa

En forma inversa, los paquetes de neutrones y protones fueron destruidos en diferentes combinaciones en núcleos atómicos mucho más grandes. Así, descubrieron que podían generar pequeñas gotas de plasma a partir de gluones y quarks si controlaban cuidadosamente tales condiciones, formando tres patrones geométricos, como círculos, elipses y triángulos.

«Nuestro resultado experimental nos ha acercado mucho más a la pregunta de cuál es la cantidad más pequeña de materia inicial que puede existir en el universo», dijo Nagle, del Departamento de Física. Los científicos han sido capaces de generar temperaturas de billones de grados centígrados por la colisión de núcleos de átomos de oro.

En tal ebullición, los quarks y los gluones se liberaban de sus cadenas atómicas y podían fluir casi libremente. Los científicos creen que este estado imita lo que sucedió poco después del Big Bang, comportándose como un fluido perfecto. Unos años más tarde, en un laboratorio de Ginebra, Suiza, los investigadores informaron que habían logrado otra hazaña.

Parecen haber creado un quark y un plasma de gluón que chocan dos protones, no dos átomos. Esto conmocionó a los científicos, ya que creían que no era posible generar suficiente energía con dos protones solitarios para producir el ambiente para que algo se comportara de manera fluida.

La prueba de ideas

En 2014, Nagle y Paul Romatschke, profesores de física de la Universidad de Colorado en Boulder, encontraron una manera de probar la idea. Si estas pequeñas gotas se comportaran como líquidos, entonces mantendrían su forma. «Imagina que tienes dos gotas que se expanden en el vacío. Si las dos gotas están realmente juntas, cuando se expanden, se encuentran y se empujan entre sí, y eso es lo que crea este patrón», explicó Nagle.

Más simplemente, cuando arrojamos dos piedras a un lago al mismo tiempo, las ondas que causan fluyen entre sí, formando un patrón similar a una elipse. Lo mismo podría suceder si se rompe un par de protones y neutrones, llamados deuterio, en algo aún más grande, según Nagle y Romatschke.

Así como el trío protón-protón-neutrón, conocido como el átomo de helio-3, esto podría expandirse en algo así como un triángulo. Y así lo demostró este experimento: las colisiones de deuterio formaban elipses, aunque fueran de corta duración, mientras que los átomos de helio 3 formaban triángulos y sólo un triángulo explotaba en forma de círculo.

Estos resultados podrían ayudar a los científicos a comprender mejor cómo el plasma de gluón y quark, que es original del universo, se enfría para dar lugar a los primeros átomos existentes.

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