Los científicos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN han confirmado que el estado más antiguo del universo (un plasma de quarks y gluones de un billón de grados) se comportaba como un líquido, apoyando la idea de que el cosmos primitivo era literalmente una “sopa primordial”. Este descubrimiento proporciona evidencia crucial para comprender las condiciones inmediatamente después del Big Bang, cuando se formaron por primera vez las partículas fundamentales.
Recreando el universo primitivo
El plasma de quarks-gluones (QGP), un estado de la materia que existió apenas millonésimas de segundo después del nacimiento del universo, ahora se recrea artificialmente mediante la colisión de iones de plomo pesados a una velocidad cercana a la de la luz dentro del LHC. En estas condiciones extremas, los quarks y gluones, normalmente confinados en protones y neutrones, se liberan, imitando brevemente el entorno del universo primitivo.
Investigadores del MIT, utilizando el detector Compact Muon Solenoid (CMS) del LHC, observaron que las partículas que se movían a través de este QGP creaban “estelas” similares a las que deja un barco cortando el agua. Este comportamiento demuestra que el plasma responde a las partículas en movimiento como un fluido, no como partículas individuales que se dispersan aleatoriamente. Esta cohesión es la que lo define como líquido.
El ‘modelo híbrido’ confirmado
Los hallazgos respaldan el “modelo híbrido” de QGP, que predijo esta respuesta similar a un fluido. Experimentos anteriores tuvieron dificultades para detectar estas estelas porque los quarks opuestos oscurecían los efectos de los demás. El equipo del MIT desarrolló una técnica novedosa, cambiando el enfoque de los pares de quarks al análisis de las interacciones entre quarks y bosones Z neutros. Los bosones Z tienen un impacto mínimo en el plasma circundante, lo que permite a los investigadores aislar y observar las estelas producidas únicamente por los quarks.
Después de analizar 13 mil millones de colisiones del LHC, el equipo identificó más de 2000 casos en los que un quark dejó un patrón de estela claro consistente con la dinámica de fluidos. Esta evidencia confirma que el QGP no es simplemente un fluido sino un verdadero líquido, capaz de frenar las partículas en movimiento y generar ondas.
Implicaciones para la cosmología
Este descubrimiento es importante porque valida los modelos teóricos del universo temprano y proporciona información sobre la formación de la materia. El QGP no fue sólo el primer líquido que existió; a billones de grados, también era el más caluroso. Ser un líquido casi perfecto significa que sus componentes fluyeron juntos suavemente, sin fricción.
“Hemos obtenido la primera evidencia directa de que el quark arrastra consigo más plasma a medida que viaja”, dijo Yen-Jie Lee, miembro del equipo del MIT. “Esto nos permitirá estudiar las propiedades y el comportamiento de este fluido exótico con un detalle sin precedentes”.
La capacidad de estudiar esta sopa primordial perfeccionará nuestra comprensión de los primeros momentos del universo y las condiciones que dieron origen a la materia que vemos hoy.
