Como foram os primeiros momentos do Universo? É um mistério que os cientistas vêm tentando desvendar há décadas.
Quais são as propriedades da matéria nas densidades e temperaturas extremas do início do Universo?
Os cientistas da colaboração ALICE finalmente têm algumas respostas. O material resultante persistiu apenas por uma fração de segundo, mas o tempo suficiente para que os cientistas pudessem estudar suas características pela primeira vez.
Acontece que esse plasma é do tipo líquido e essa descoberta pode fornecer uma melhor compreensão de como o Universo primitivo evoluiu durante o primeiro microssegundo após o Big Bang.
Para reproduzir este material primitivo, a equipe iniciou colisões de íons pesados (chumbo) de alta energia (5 TeV) dentro do LHC.
Plasma que flui como água
Quarks são partículas elementares que se combinam para formar prótons e nêutrons (entre outros).
Quarks são ligados entre si por meio de uma forte interação, mediada por partículas chamadas glúons.
As colisões que ocorrem no LHC geram temperaturas mais de 100.000 vezes superiores às do centro do Sol.
Nessas condições extremas, os prótons e nêutrons se decompõem, liberando de passagem os quarks e os glúons que os constituem: obtém-se assim o famoso plasma dos quarks-glúons.
O objetivo da colaboração ALICE é estudar esse plasma para entender como ele foi capaz de dar origem às partículas que hoje constituem a matéria do nosso universo.
Para isso, um detector gigantesco foi instalado a 56 metros de profundidade para receber os feixes de partículas do LHC.
Partículas de chumbo, lançadas a uma velocidade próxima à da luz, permitiram recriar o primeiro material que apareceu após o Big Bang.
O experimento havia sido realizado com sucesso no passado, mas desta vez os cientistas tiveram tempo para sondar as características do plasma em detalhes.
O plasma quark-gluon exibiu características típicas de um líquido perfeito, exibindo quase nenhuma resistência ao fluxo.
O fluxo de um fluido é determinado pela razão de sua viscosidade para sua densidade. Embora a viscosidade e a densidade do plasma quark-gluon sejam cerca de 16 ordens de magnitude maiores do que a da água, os pesquisadores descobriram que a relação entre a viscosidade e a densidade dos dois tipos de fluidos era a mesma.
Em outras palavras, o primeiro estado da matéria fluiria da mesma maneira que a água!
Uma semelhança surpreendente
Pouco depois do Big Bang, o Universo inicial consistia em uma “sopa” densa e quente de quarks e glúons.
Alguns microssegundos depois, essa mistura resfriou para formar os primeiros blocos de construção de matéria que constituem o universo inteiro.
Assim, o material que nos rodeia hoje tem em teoria propriedades muito diferentes daquelas desta sopa primitiva.
Fluidos como a água, por exemplo, dependem de conjuntos de átomos e moléculas muito maiores do que as partículas primitivas, mantidas juntas por forças muito mais fracas.
Mas esses experimentos recentes mostram que, apesar dessas diferenças, a viscosidade cinemática – ou a capacidade de um fluido de fluir – do plasma primitivo é muito semelhante à dos líquidos comuns.
Esses resultados também são uma nova ilustração do poder da física, que pode traduzir princípios gerais em previsões específicas de propriedades complexas, como o fluxo de líquidos em tipos exóticos de matéria como o plasma quark-gluon, acrescenta o professor.
Fonte:
[Big Bang]