Un equipo internacional de investigadores ha conseguido recrear la “sopa primordial” de partículas que surgió en los primeros instantes del Universo haciendo colisionar átomos de plomo a muy altas energías en el anillo de 27 km. del LHC, el gran acelerador europeo en el CERN, en Ginebra.

La sopa primordial, también llamada de “plasma de quarks-gluones” posee, según los investigadores, que la han medido con gran precisión, propiedades líquidas. Los resultados se publicarán próximamente en Physical Review Letters.

Apenas algunas milmillonésimas de segundo tras el Big Bang, El Universo consistía en una especie de “sopa” extremadamente cailente y densa hecha de partículas fundamentales libres, esto es, que aún no se habían unido para formar núcleos atómicos. La mayor parte de esas partículas eran quarks y gluones, mezclados en un estado extremo de la materia que, precisamente por eso, lleva el nombre de plasma quark-gluón.

A base de hacer chocar núcleos de plomo a una energía record de 5.02 TEV (Teraelectronvoltios) en el acelerador de partículas más poderoso del mundo, los científicos han sido capaces de recrear ese extraordinario estado de la materia en el experimento ALICE (uno de los cuatro de que consta el LHC) y, lo que es más estudiar y medir sus propiedades. Y para los que piensen que la energía máxima de colisión en el LHC es de 14 TEV, y no de 5, baste decir que no es lo mismo colisionar protones, que son partículas individuales, que átomos enteros, mucho más masivos.

«Los análisis de las colisiones han hecho posible, por primera vez, medir con precisión las características de un plasma quark-gluón en el mayor rango de energía alcanzado hasta el momento, y determinar cómo ese estado fluye y se comporta», explica You Zhou, investigador del Instituto Niels Bohr que trabaja en el detector ALICE. Zou, junto a un pequeño grupo de colegas internacionales, ha dirigido los análisis de los datos de las colisiones y ha medido cómo el plasma quark-gluón fluye y fluctúa justo después de formarse.

Un líquido

La atención de los científicos se ha centrado en las propiedades colectivas del plasma quark-gluón, que muestran que este estado de la materia se comporta más como un líquido que como un gas, incluso a las mayores densidades de energía. Las nuevas mediciones, que usan un nuevo método para estudiar la correlación que existe entre muchas partículas al mismo tiempo, ha hecho posible determinal cuál es la viscosidad de este exótico fluido con extraordinaria precisión.

La «sopa primordial» tiene propiedades líquidas

You Zhou explica que el nuevo método experimental es muy avanzado y se basa en el hecho de que cuando dos núcleos atómicos esféricos chocan y se golpean entre sí ligeramente fuera de sus centros, surge un plasma de quarks-gluones de forma ligeramente alargada. Algo así como un balón de fútbol americano. Y eso significa que las diferencias de presión entre el centro de esta “gota” extremadamente caliente y su superficie varían a lo largo de distintos ejes. Ese diferencial en la presión lleva a una expansión y a un flujo que permite medir una variación característica en el número de partículas producido durante la colisión, en función del ángulo.

«Resulta destacable -explica por su parte Jens Jørgen Gaardhøje, director del grupo ALICE en la Universidad de Copenhague- que seamos capaces de llevar a cabo medidiones tan detalladas de una gota del Universo temprano y que apenas tiene un radio de una millonésima parte de la milmillonésima parte de un metro. Los resultados son consistentes con las leyes físicas de la hidrodinámica, la teoría que explica el flujo de los líquidos, y demuestran que el plasma quark-gluón se comporta como un fluido. Un fluido muy especial, desde luego, ya que no está hecho de moléculas, como el agua, sino de partículas fundamentales, quarks y gluones»