Investigadores del experimento CMS en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han logrado observar, por primera vez, evidencia de un rastro característico dejado por un quark al atravesar la materia nuclear extremadamente caliente recreada en colisiones de iones pesados. Este hallazgo, crucial para comprender las propiedades de la llamada plasma de quarks y gluones, ofrece una ventana al universo en sus primeros microsegundos de existencia.
Según una reciente publicación, en las condiciones de alta energía generadas en el LHC, la estructura atómica convencional se disuelve. Quarks y gluones se mueven libremente fuera de los núcleos atómicos, formando diminutas y efímeras gotas de materia que se asemejan más a un líquido denso que a un gas de partículas.
Yi Chen, del equipo CMS, explica que el objetivo de la investigación es dilucidar cómo interactúan las partículas de alta energía con este plasma tan caliente. El quark, al desplazarse a través de él, deja una estela similar a la onda que genera una embarcación al surcar un lago. En la parte frontal de esta estela se producen interacciones intensas, mientras que en la parte posterior se observa una ligera “depresión” en el plasma.
Para capturar este sutil efecto, los físicos utilizaron el bosón Z como indicador. Este bosón, que se genera en la colisión con el quark, interactúa muy poco con el plasma, lo que le permite salir de la zona de colisión sin alterarse y, por tanto, determinar con precisión la dirección del movimiento del quark y medir los efectos de la producción de partículas en su estela.
El equipo CMS analizó la interacción de los quarks con el plasma midiendo la relación entre el bosón Z y los hadrones. Los resultados revelaron que, en la dirección opuesta al movimiento del quark, el número de partículas disminuye en menos del 1%. “Es un efecto muy pequeño, y por eso ha tardado tanto en ser confirmado experimentalmente”, señala Yi Chen.
Esta pequeña “depresión” es una prueba del traspaso de energía e impulso del quark al plasma, y confirma su naturaleza fluida. El análisis de la forma de esta anomalía proporciona información valiosa sobre las propiedades de esta “sopa primordial” existente inmediatamente después del Big Bang. Los investigadores enfatizan que sus hallazgos acercan la reconstrucción de los orígenes del universo, un logro de gran relevancia para la cosmología.
Los investigadores recalcan que este efecto observado es solo el comienzo de una nueva línea de investigación. La recopilación de una mayor cantidad de datos permitirá, en el futuro, conocer con mayor precisión las propiedades del plasma de quarks y gluones y su papel en la historia del universo.
