La materia más densa conocida ha sido creada en el Gran colisionador de hadrones
25 de mayo de 2011
El Gran colisionador de hadrones ha creado una sustancia muy caliente. Es de momento la materia más densa conocida.
Conocido como “plasma de quarks”, el estado primordial de la materia es posiblemente la forma en la que se encontraba el universo antes del Big Bang.
El material es cien mil veces más caliente que el interior del sol y es más denso que una estrella de neutrones, uno de los objetos más densos conocidos en el universo.
"Además de los agujeros negros, no hay nada más denso que lo que estamos creando", dijo David Evans, un físico de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido y un líder de equipo para el detector del LHC ALICE, que ayudó a observar el plasma de quarks-gluones.
"Si lográsemos un centímetro cúbico de esta materia, pesaría 40 mil millones de toneladas."
La materia densa actúa como líquido
Intentando crear cientos de miles de colisiones por segundo a alta velocidad los científicos esperan poder romper las partículas subatómicas para conseguir una forma más básica de la materia y poder estudiar así cómo era el universo antes del Big Bang.
Los científicos del LHC consiguieron plasma de quark-gluones el año pasado aplastando átomos de plomo (átomos de plomo que anteriormente han sido despojados de sus electrones) a la velocidad de la luz.
Como el nombre sugiere, el plasma de quarks y gluones se compone de quarks y gluones. Los quarks son los componentes básicos elementales de los protones de carga positiva y neutrones neutros, que componen los núcleos atómicos. Los gluones son partículas que "pegar" los quarks entre sí mediante la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro "fuerzas" o interacciones fundamentales que el modelo estándar de la física de partículas establece para explicar las interacciones entre las partículas conocidas.
Se cree que la temperatura del universo descendió tras el Big Bang, el plasma de quarks y gluones que existió después del Big Bang se fusionó para formar la materia tal como la conocemos hoy en día.
Se ha creado casi dos veces más plasma esta vez en el l LHC que en el Acelerador Relativista de Iones Pesados (RHIC) en el laboratorio nacional de Brookhaven National, Upton, Nueva York. Este plasma también es mucho más caliente.
Sin embargo, los plasmas creados por las dos máquinas son muy similares. Los científicos lo han comunicado esta semana durante la Conferencia de 2011 acerca de la materia de quark en Annecy, Francia. Por ejemplo, los científicos han confirmado que ambas versiones se comportaron como líquidos.
"Si usted revuelve una taza de té con una cuchara y luego sacar la cuchara, el té se mueve por un tiempo y luego se detiene. Si existiese un líquido perfecto, este seguiría dando vueltas para siempre tras haber retirado la cuchara”, explicó Evans.
Algunas teorías predicen que debido al extremo calor que había en el universo antes del Big Bangen, los quarks y los gluones habrían estado más espaciados, creando un plasma de quarks y gluones con forma de gas. El equipo de ALICE se encuentra en la búsqueda de pruebas del comportamiento del gas-como durante las primeras etapas de la formación del plasma de quark-gluón.
"Hay pequeñas diferencias entre nuestro sistema de medición y la del RHIC", dijo Evans.
"Bien podría ser que en las primeras etapas de nuestro plasma de quark-gluón, este se comporta más como un gas, y luego al enfriarse se convierte en un líquido. Es necesario investigar más a fondo”.
Altos y bajos de poner a la materia
“Si esta transición de gas a líquido puede dar a lugar, sería sorprendente, ya que la teoría predice que debe ocurrir a temperaturas mucho más altas que las que actualmente se producen en el LHC”, dijo Thomas Ludlam, presidente del departamento de física de Brookhaven.
"En cuanto a lo referente a la reclamación ALICE donde se pueden estar viendo los indicios de esto como algo muy interesante, es algo más bien especulativo en este momento", dijo Ludlam, que no estuvo involucrado en el proyecto.
Los resultados son sin embargo muy emocionantes, agregó. "Muestran que el LHC", que entró en funcionamiento en 2009 después de más de un año de retraso debido a problemas mecánicos" es de lleno en el juego."
“El LSO, mediante la comparación de la energía más baja del plasma de quark-gluón creado en el RHIC con la versión de mayor energía del LHC, los científicos pueden obtener una mejor comprensión de cómo y cuándo la sustancia ha cambiado a medida que el universo se enfrió”, dijo Ludlam.
"Creo que ahora estamos en un punto donde, con estas dos máquinas, podemos mirar por encima de un rango muy amplio de energía las propiedades del plasma de quark-gluón a medida que evoluciona con la temperatura y la densidad", dijo Ludlam.
“Con este objetivo en mente”, agregó, “los científicos del RHIC han estado tratando durante el año pasado de crear un plasma de quark-gluón a energías aún más bajas para encontrar la temperatura a la cual los quarks y los gluones se unen para formar protones y neutrones.
Mientras tanto, el LHC sigue funcionando en sólo la mitad de su energía máxima, y el equipo de ALICE espera crear formas aún más densas de plasma de quark-gluón como las rampas de la máquina en el futuro.
