Investigadores recrean el inicio del universo en un laboratorio
Un avance en la física experimental
Un equipo internacional de científicos, encabezado por expertos del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, ha alcanzado un importante logro en la física experimental al recrear en laboratorio un estado de materia que existió en el cosmos durante sus primeros milésimas de segundo. Esta experiencia, llevada a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en Suiza, aporta evidencia de que se puede generar un «pequeño Big Bang» utilizando núcleos atómicos mucho más ligeros de lo que se había considerado posible hasta ahora.
Desafiando la ortodoxia científica
Tradicionalmente, la física de partículas sostenía que la creación de un estado de plasma de quarks y gluones, la sopa primordial que precedió a la formación de protones y neutrones, requería el uso de núcleos pesados, como los de plomo. Sin embargo, el reciente experimento, que forma parte de la colaboración internacional ALICE y fue publicado en Physical Review Letters, desafió esta visión al emplear isótopos de oxígeno-16 y neón-20. Los resultados evidencian que estos choques a velocidades cercanas a la luz generan la misma materia primordial que se producía en sistemas más densos.
Las implicaciones del descubrimiento
El profesor You Zhou, líder del equipo de investigación, comentó: «Hemos superado los límites del tamaño mínimo que pueden tener los núcleos atómicos sin dejar de recrear esta materia primordial, lo que podríamos entender como un pequeño Big Bang». Este hallazgo proporciona una comprensión más precisa de las condiciones esenciales para que la materia se convierta en ese estado extremo, ofreciendo así indicios sobre la evolución temprana del universo.
Un vistazo a la estructura nuclear
La significancia de este descubrimiento va más allá de la simple recreación del plasma, ya que, debido a la naturaleza efímera del plasma de quarks y gluones, los investigadores analizaron el rastro de las partículas que quedó tras su enfriamiento. Durante este análisis, detectaron un efecto inesperado: el patrón de movimiento de las partículas serviría como un indicador de la forma geométrica del núcleo original. Mientras que el oxígeno-16, con su forma esférica, produce un patrón circular, el neón-20 genera una traza más alargada, similar a la silueta de un bolo de bolera.
Cambio de paradigma en la física nuclear
El investigador Emil Gorm Dahlbæk Nielsen, coautor del estudio, explicó: «Es como iluminar un objeto y observar su sombra. Aunque no se puede ver el objeto directamente, la sombra indica su forma. El movimiento de las partículas revela la geometría de los núcleos presentes al inicio de la colisión». Esta nueva manera de interpretar los datos podría representar un cambio de paradigma en el campo, conectando la física de altísimas energías con estudios de la estructura nuclear que son fundamentales desde los tiempos de Aage Bohr.
Explorando el nacimiento del cosmos
La investigación, respaldada por el proyecto ERC InitialConditions, sugiere que la vinculación entre los núcleos ligeros y el inicio del cosmos es más estrecha de lo que se pensaba. Comparando las colisiones entre diferentes sistemas ligeros, los investigadores lograron minimizar la influencia de otras variables y aislaron los efectos de la estructura nuclear inicial. Este enfoque brinda la oportunidad de investigar núcleos cuya composición aún es un misterio, además de ofrecer una herramienta valiosa para el avance en la cromodinámica cuántica.
El siguiente paso para la colaboración ALICE es realizar estos experimentos utilizando núcleos aún más ligeros, como el helio-4, con el propósito de determinar el punto exacto en el que el plasma de quarks y gluones deja de existir. Con este enfoque innovador, la ciencia se acerca progresivamente a comprender las leyes que regían el caos inicial del universo.
