Gli scienziati del Large Hadron Collider (LHC) del CERN hanno confermato che il primo stato dell’universo – un plasma di quark e gluoni a trilioni di gradi – si comportava come un liquido, supportando l’idea che il cosmo primordiale fosse letteralmente una “zuppa primordiale”. Questa scoperta fornisce prove cruciali per comprendere le condizioni immediatamente successive al Big Bang, quando si formarono per la prima volta le particelle fondamentali.
Ricreare l’universo primordiale
Il plasma di quark e gluoni (QGP), uno stato della materia che è esistito per soli milionesimi di secondo dopo la nascita dell’universo, viene ora ricreato artificialmente facendo collidere ioni di piombo pesanti a velocità prossime alla luce all’interno dell’LHC. In queste condizioni estreme, quark e gluoni, normalmente confinati all’interno di protoni e neutroni, vengono liberati, imitando brevemente l’ambiente dell’universo primordiale.
I ricercatori del MIT, utilizzando il rilevatore Compact Muon Solenoid (CMS) dell’LHC, hanno osservato che le particelle che si muovevano attraverso questo QGP creavano “scie” simili a quelle lasciate da una barca che taglia l’acqua. Questo comportamento dimostra che il plasma risponde alle particelle in movimento come un fluido, non come singole particelle disperse in modo casuale. Questa coesione è ciò che lo definisce un liquido.
Confermato il ‘modello ibrido’
I risultati supportano il “modello ibrido” del QGP, che prevedeva questa risposta fluida. Esperimenti precedenti avevano difficoltà a rilevare queste scie perché i quark opposti si oscuravano a vicenda. Il team del MIT ha sviluppato una nuova tecnica, spostando l’attenzione dalle coppie di quark all’analisi delle interazioni tra quark e bosoni Z neutri. I bosoni Z hanno un impatto minimo sul plasma circostante, consentendo ai ricercatori di isolare e osservare le scie prodotte esclusivamente dai quark.
Dopo aver analizzato 13 miliardi di collisioni dell’LHC, il team ha identificato oltre 2.000 casi in cui un quark ha lasciato una chiara scia coerente con la dinamica dei fluidi. Questa prova conferma che il QGP non è semplicemente un fluido ma un vero e proprio liquido, in grado di rallentare le particelle in movimento e generare increspature.
Implicazioni per la cosmologia
Questa scoperta è significativa perché convalida i modelli teorici dell’universo primordiale e fornisce informazioni sulla formazione della materia. Il QGP non è stato solo il primo liquido ad esistere; con trilioni di gradi, era anche il più caldo. Essendo un liquido quasi perfetto significa che i suoi componenti scorrevano insieme senza intoppi, senza attriti.
“Abbiamo ottenuto la prima prova diretta che il quark trascina effettivamente con sé più plasma mentre viaggia”, ha affermato Yen-Jie Lee, un membro del team del MIT. “Ciò ci consentirà di studiare le proprietà e il comportamento di questo fluido esotico con un dettaglio senza precedenti.”
La capacità di studiare questo brodo primordiale affinerà la nostra comprensione dei primi istanti dell’universo e delle condizioni che hanno dato origine alla materia che vediamo oggi.
