Gli scienziati hanno definitivamente confermato che l’universo nei suoi primi istanti si comportava come un liquido incredibilmente caldo e denso – una “zuppa” di particelle fondamentali nota come plasma di quark e gluoni (QGP). Questa svolta, ottenuta attraverso collisioni ad alta energia al Large Hadron Collider (LHC) del CERN, fornisce la prova più forte finora delle proprietà fluide della materia subito dopo il Big Bang.
Il primo liquido dell’universo
Immediatamente dopo il Big Bang, l’universo esisteva come uno stato della materia che non abbiamo mai osservato direttamente al di fuori delle simulazioni di laboratorio: QGP. Questa sostanza esotica, più calda di un miliardo di soli, non solo era calda ma si comportava anche come un liquido, resistendo al flusso come il miele anziché comportarsi come un gas.
Questa scoperta è importante perché convalida i modelli teorici dell’universo primordiale e ci aiuta a capire come le forze fondamentali siano emerse da questo stato caotico. L’esistenza del QGP come fluido è dibattuta da anni; ora i fisici hanno una chiara prova sperimentale.
Ricreare il Big Bang nelle collisioni
I ricercatori del MIT e del CERN hanno ricreato condizioni simili a quelle immediatamente successive al Big Bang facendo scontrare insieme ioni pesanti (particelle di piombo) quasi alla velocità della luce. Queste collisioni generano temperature sufficientemente elevate da formare brevemente il QGP, che poi decade in particelle più familiari.
L’innovazione chiave è stata un nuovo metodo per analizzare il comportamento dei quark all’interno di questo plasma. Invece di cercare coppie quark-antiquark (che creano scie confuse), gli scienziati si sono concentrati su collisioni rare che producono un quark insieme a un bosone Z neutro. Il bosone Z non interagisce con il plasma, consentendo ai ricercatori di isolare la scia lasciata dal quark.
La “veglia” rivela un comportamento fluido
I risultati sono stati conclusivi: i quark che si muovono attraverso il QGP rallentano e creano disturbi simili a quelli di una barca che si muove nell’acqua. Ciò conferma che il plasma non è solo un insieme di particelle ma un fluido coesivo capace di resistere al movimento e trasferire energia. Come dice il fisico Yen-Jie Lee: “Ora vediamo che il plasma è incredibilmente denso, tale da essere in grado di rallentare un quark e produrre schizzi e vortici come un liquido. Quindi il plasma di quark e gluoni è davvero una zuppa primordiale”.
Perché è importante
Comprendere il comportamento di QGP è cruciale per diversi motivi:
- Fisica dell’Universo primordiale: I primi millisecondi dell’universo erano dominati dalla QGP. Conoscere le sue proprietà apre nuove prospettive sulla formazione della materia così come la conosciamo.
- Forze fondamentali: Il modo in cui si comporta il QGP fornisce indizi su come la forza nucleare forte, che lega insieme i quark, opera a temperature e densità estreme.
- Ricerca futura: Le tecniche sperimentali sviluppate in questo studio possono essere applicate per esplorare altre collisioni ad alta energia e stati esotici della materia.
“In molti altri settori della scienza, il modo per conoscere le proprietà di un materiale è disturbarlo in qualche modo e misurare come il disturbo si diffonde e si dissipa”, spiega il fisico Krishna Rajagopal.
Questo esperimento non si limita a confermare una teoria; fornisce un nuovo modo per sondare gli ambienti più estremi dell’universo. La conferma che l’universo primordiale era davvero una zuppa calda e vorticosa di particelle apre nuove entusiasmanti strade per comprendere le origini di ogni cosa.
