Cientistas do Large Hadron Collider (LHC) do CERN confirmaram que o estado mais antigo do universo – um plasma de trilhões de graus de quarks e glúons – se comportava como um líquido, apoiando a ideia de que o cosmos primitivo era literalmente uma “sopa primordial”. Esta descoberta fornece evidências cruciais para a compreensão das condições imediatamente após o Big Bang, quando as partículas fundamentais se formaram pela primeira vez.
Recriando o Universo Primitivo
O plasma de quark-glúon (QGP), um estado da matéria que existiu durante meros milionésimos de segundo após o nascimento do universo, é agora recriado artificialmente pela colisão de iões pesados de chumbo a uma velocidade próxima da da luz no interior do LHC. Sob estas condições extremas, os quarks e os glúons, normalmente confinados em prótons e nêutrons, são liberados, imitando brevemente o ambiente do universo primitivo.
Pesquisadores do MIT, usando o detector Compact Muon Solenoid (CMS) do LHC, observaram que as partículas que se movem através deste QGP criavam “rastros” semelhantes aos deixados por um barco cortando a água. Este comportamento prova que o plasma responde a partículas em movimento como um fluido, e não como partículas individuais espalhadas aleatoriamente. Essa coesão é o que o define como líquido.
O ‘modelo híbrido’ confirmado
As descobertas apoiam o “modelo híbrido” do QGP, que previu esta resposta semelhante a um fluido. Experimentos anteriores tiveram dificuldade para detectar essas esteiras porque os quarks opostos obscureciam os efeitos uns dos outros. A equipe do MIT desenvolveu uma nova técnica, mudando o foco dos pares de quarks para a análise das interações entre quarks e bósons Z neutros. Os bósons Z têm impacto mínimo no plasma circundante, permitindo aos pesquisadores isolar e observar as esteiras produzidas exclusivamente pelos quarks.
Depois de analisar 13 mil milhões de colisões no LHC, a equipa identificou mais de 2.000 casos em que um quark deixou um padrão de esteira claro consistente com a dinâmica dos fluidos. Esta evidência confirma que o QGP não é apenas um fluido, mas um verdadeiro líquido, capaz de desacelerar partículas em movimento e gerar ondulações.
Implicações para Cosmologia
Esta descoberta é significativa porque valida modelos teóricos do universo primitivo e fornece insights sobre a formação da matéria. O QGP não foi apenas o primeiro líquido a existir; com trilhões de graus, também foi o mais quente. Ser um líquido quase perfeito significa que seus componentes fluíram suavemente, sem atrito.
“Obtivemos a primeira evidência direta de que o quark de fato arrasta mais plasma consigo enquanto viaja”, disse Yen-Jie Lee, membro da equipe do MIT. “Isso nos permitirá estudar as propriedades e o comportamento deste fluido exótico com detalhes sem precedentes.”
A capacidade de estudar esta sopa primordial irá refinar a nossa compreensão dos primeiros momentos do Universo e das condições que deram origem à matéria que vemos hoje.
