Estudo revela que a sopa primordial do universo era mais líquida

Pesquisadores do MIT, com colaboração do CERN, observaram evidência clara de que quarks criam um wake ao atravessarem o plasma de quarks e gluôns, indicando que o plasma se comporta como um líquido.
O estudo utilizou colisões de íons pesados no Large Hadron Collider para recriar o plasma nos primeiros microsegundos do universo e estudar sua resposta.
A equipe desenvolveu uma técnica que permite detectar efeitos de um único quark no plasma, usando o par quark–bóson Z como marcador, sem a interferência de outro quark.
As observações ficaram alinhadas com o modelo híbrido de Rajagopal, que prevê que o plasma reage de forma fluida a partículas rápidas.
Em cerca de 13 bilhões de colisões analisadas, foram identificados cerca de 2 mil eventos com bóson Z, nos quais o plasma mostrou padrões de respingos e redemoinhos na direção oposta ao bóson Z.

O CERN, na Suíça, replicou condições próximas às do início do universo ao colidir íons pesados no Large Hadron Collider (LHC) para gerar plasma de quarks e gluôns (QGP). Em estudos recentes, pesquisadores observaram pela primeira vez evidências claras de que quarks criam um rasto ao atravessar esse plasma, indicando que o QGP se comporta como um líquido.

A equipe liderada por físicos do MIT utilizou uma técnica nova para detectar o efeito de um único quark no QGP, sem a interferência de outro quark em sentido oposto. A metodologia envolve eventos em que um quark viaja na direção oposta a um bóson Z, cuja presença funciona como uma marca para traçar o rastro no plasma.

Técnica inovadora e dados

Para rastrear esse rastro, os pesquisadores analisaram dados de colisões pesadas do LHC e identificaram cerca de 2.000 eventos com a produção simultânea de um bóson Z entre 13 bilhões de choques. Em cada evento, mapearam as energias no curto plasma que se formou, observando padrões de respingar e ondulações no sentido oposto ao bóson Z, atribuídos ao efeito do quark que atravessa o plasma.

Resultados e implicações

Os resultados mostram padrões de fluxo semelhantes aos previstos pelo modelo híbrido de Rajagopal, que descreve o QGP como um líquido que reage a partículas rápidas. Pesquisadores relatam que o efeito de wake é consistente com esse modelo, confirmando que o plasma drag a maior parte da matéria que o cerca e responde como fluido.

Contexto e próximos passos

O estudo foi publicado na Physics Letters B e envolve a colaboração CMS, que coordena dados do detector Compact Muon Solenoid. Os autores destacam que a técnica permite medir características do plasma, como tamanho, velocidade e dissipação dos wakes, contribuindo para entender o comportamento do QGP nas primeiras microsegundos do universo.

Sobre a importância da descoberta

A evidência direta de que o quark gera wakes no QGP oferece uma visão mais clara de como o plasma primordial se comportava. A abordagem pode ajudar a refinar propriedades do estado fluido, abrindo caminho para novas análises de como o universo evoluiu a partir do plasma quente e denso.