Un nuevo estudio sobre las colisiones de protones podría arrojar luz acerca de la materia primigenia que existió justo después del Big Bang.

Investigadores de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por su sigla en francés), uno de los mayores organismos de investigación científica del mundo, han observado eventos inusuales en un tipo muy raro de colisión de protones en el Gran Colisionador de Hadrones.

En los experimentos, los científicos han demostrado ahora que las colisiones de protones pueden producir un gran número de partículas extrañas, siendo la primera vez que se observa este fenómeno en colisiones con algo que no sea núcleos pesados. Sus hallazgos, publicados en la revista Nature Physics, podrían arrojar luz sobre el llamado caldo primigenio que existió en el universo justo después del Big Bang.

Caldo primigenio

Según la teoría del Big Bang, la más aceptada en la actualidad sobre la formación del universo, unas 1.000 millonésimas de segundos después de la gran explosión no existían partículas elementales, como protones y neutrones. En vez de esto, los componentes básicos de la materia, llamados quark-gluones, estaban en una especie de caldo primigenio y caliente donde podían vagar libremente. Ese caldo es conocido como el plasma de quark-gluones.

El estudio de este plasma permite a los científicos investigar las propiedades de la interacción nuclear fuerte, que es una de las cuatro fundamentales fuerzas conocidas de la naturaleza (junto con la interacción débil, la gravedad y el electromagnetismo).

Pero para crear este plasma, los científicos necesitan temperaturas y densidades de energía extremadamente altas. Estas condiciones, que pueden crearse en el Gran Colisionador de Hadrones, permiten que los quark-gluones se liberen. Pero solo en ciertas colisiones se producen «quarks extraños»: durante la colisión de núcleos pesados.

Quarks extraños

Ahora, los científicos del CERN han demostrado que este fenómeno, por el que se produce un gran número de extrañas partículas que contienen quarks, puede resultar de la colisión de protones, que son mucho más livianos.

La producción de quarks extraños con protones es más fácil que el uso de núcleos pesados, lo que significa que los científicos pueden realizar con más facilidad pruebas en el plasma que existía al comienzo del universo. “Estamos muy entusiasmados con este descubrimiento”, declaró en un comunicado Federico Antinori, invetigador del CERN.

«Estamos aprendiendo mucho sobre este estado primigenio de la materia. Ser capaces de aislar los fenómenos del tipo del plasma de los quark-gluones en un sistema más pequeño y más simple, como la colisión entre dos protones, abre una dimensión completamente nueva para el estudio de las propiedades del estado fundamental en el que nuestro universo surgió».

Los hallazgos han sido publicados en la revista Nature Physics.