Un equipo de investigadores han comunicado que lograron moldear gotitas líquidas ultra calientes y ultra pequeñas de esta sopa (sopa de quark) en el laboratorio, lo que posiblemente nos permita observar los primeros microsegundos de la existencia.

Las gotas de expansión de los plasmas de quark-gluones se crearon en tres formas geométricas (círculos, elipses y triángulos) mediante el uso de un colector de partículas masivo para aplastar protones y neutrones a velocidades y temperaturas tan altas que se rompen.

Uno de los hallazgos clave del experimento es que estas pequeñas gotas de plasma de quark-gluon se comportan como fluidos, incluso en las escalas más pequeñas. Eso es algo que los científicos habían pensado originalmente que era imposible, pero ahora han visto más y más evidencias.

Jamie Nagle, de la University of Colorado Boulder y miembro del equipo, dijo en un comunicado:

Nuestro resultado experimental nos ha acercado mucho más a responder la pregunta de cuál es la cantidad más pequeña de materia del Universo temprano que puede existir”.

Plasma de quark-gluon

Entonces, ¿qué es exactamente el plasma de quark-gluon? Es un estado similar al líquido, pero existe a temperaturas abrasadoras, donde las condiciones son demasiado calientes para formar átomos. Como su nombre indica, está formado por quarks y gluones, partículas elementales que se combinan para formar protones y neutrones.

Estamos hablando en la región de 4 trillones de grados Celsius (o casi 7 trillones de grados Fahrenheit), aproximadamente 250.000 veces más caliente que el núcleo del Sol.

Si bien estas partículas finalmente se enfriaron lo suficiente como para formar la materia regular que constituye nuestro mundo actual, las propiedades de este plasma siguen siendo fascinantes para los científicos, propiedades que cuentan la historia de los inicios del Universo y todo lo que contiene.

Desde principios de siglo, los experimentos en el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) en el Brookhaven National Laboratory en Nueva York han sugerido que los plasmas de quark-gluones podrían comportarse como fluidos casi perfectos.

Colisiones atómicas (izquierda) que producen las tres formas de plasma (derecha). Crédito: PHENIX, Nature 2018

Paul Romatschke, uno de los investigadores de University of Colorado Boulder, dijo en un comunicado:

Si pudieras tener una botella de este líquido en tu escritorio, y tuvieras que voltearla y hacer que fluya alrededor de un obstáculo, lo haría casi sin fricción”.

Eso es lo que se diseñó para probar este último experimento: si las gotas de sopa de quark mantendrían su forma incluso en los tamaños más pequeños, ajustándose a la hipótesis del líquido.

Los círculos, elipses y triángulos resultantes son la evidencia más sólida hasta ahora de que este es el caso, incluso cuando solo un par de protones están colisionando.

Hay mucho más que explorar sobre esta primera forma de materia, pero ya estamos en camino de aprender exactamente cómo la sopa de quark se convirtió en materia real. Eventualmente, podríamos descubrir más secretos sobre cómo se está expandiendo el Universo.

Ahora, el equipo en el Brookhaven National Laboratory estará ocupado preparando experimentos para probar las propiedades de los plasmas de quark-gluon a escalas aún más pequeñas.

Victoria Greene, de la Vanderbilt University en Tennessee, dijo en un comunicado:

¿Qué tan pequeño puede ser un sistema y aún exhibir un comportamiento colectivo. La idea de que puedes replicar el Big Bang en miniatura en el laboratorio y entender que el estado inicial del Universo fue este estado líquido perfecto podría informar a los modelos cosmológicos”.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature Physics.