Los científicos simplemente vieron cómo sucedió. O mejor dicho, observaron la ausencia de algo que demuestre que un fenómeno ha existido desde los primeros segundos después del Big Bang.
Fueron necesarias dos décadas para destruir núcleos de plomo a la velocidad cercana a la de la luz. Pero el Gran Colisionador de Hadrones (Lhc) finalmente produjo la “estela de difusión” dentro del plasma de quarks y gluones que los físicos predijeron hace más de 20 años. Es una pequeña onda en la sopa cósmica. Una estela dejada por partículas que atraviesan el estado más temprano del universo.
Por qué nunca antes vimos el despertar de la difusión
He aquí el problema de la física de altas energías: la señal es débil. El ruido es ensordecedor.
Durante veinte años, los equipos buscaron estas estelas utilizando bosones Z. Rompieron átomos, buscaron chorros junto al bosón Z y esperaron vislumbrar la perturbación en el plasma. La evidencia estaba ahí, más o menos. Pero quedó ahogado. Otros efectos relacionados con el chorro enmascararon las sutiles señales de las ondas. Los datos no estaban lo suficientemente limpios. No se puede llamar descubrimiento a un descubrimiento si no se puede separar estadísticamente de lo estático.
Se sintió imposible por un tiempo.
Entonces los investigadores de la Universidad de Illinois en Chicago cambiaron la estrategia. Dejaron de perseguir los bosones Z para esta prueba específica. En cambio, utilizaron el LHC para crear eventos “dijet”. Dos chorros. Espalda con espalda. Como balas gemelas disparadas en direcciones opuestas desde el centro de una colisión.
Esta forma importa. La simetría permite a los científicos eliminar el ruido.
¿Qué es exactamente el plasma de quarks-gluones?
No puedes encontrar un solo quark o gluón en tu cocina. O en la Luna. En el universo actual, están encerrados en protones y neutrones, unidos firmemente como parte de partículas más grandes llamadas hadrones.
Para liberarlos, necesitas una energía increíble.
El LHC destruye los núcleos de plomo. La colisión calienta la materia a billones de grados. Derrite los protones. Lo que obtienes es plasma de quarks-gluones. Es la “sopa” de la que estaba hecho el universo primitivo microsegundos después del Big Bang. Caliente. Denso. Como un fluido.
Cuando las partículas se mueven a través de este fluido, no simplemente pasan rápidamente. Ellos interactúan. Pierden impulso. Apartan el plasma del camino. Como un barco atravesando un océano. La física predice una estela. Una estela de difusión.
La señal que demostró que era real
La nueva medida es sencilla pero elegante. El equipo observó la región detrás de la dirección en la que viajaban los aviones.
Espacio vacío. O cerca de eso.
Vieron una clara falta de partículas en la zona de estela, especialmente en momentos más bajos. Este déficit es la firma de la estela. Coincide perfectamente con la teoría.
“Esta observación es la culminación de una búsqueda de una década”, dice Olga Evdokimova, líder del equipo de la UIC.
En realidad, dice que han pasado más de veinte años. El fenómeno fue predicho hace dos décadas. Permaneció esquivo hasta que este nuevo enfoque hizo que la señal fuera más fuerte que el caos de fondo.
El efecto fue más fuerte en las colisiones centrales entre conductores. Estos choques crean las masas de plasma de quarks y gluones más densas de la Tierra. Más plasma significa más fricción para los chorros. Más fricción significa una estela más grande y visible.
Por qué esto es importante para la cosmología
Raghunath Pradhan, otro líder de la UIC, lo llamó una apertura de puertas. Caracterización de precisión. Eso es lo que podemos hacer ahora.
Comprender cómo las partículas pierden energía en este plasma nos ayuda a modelar el universo primitivo. Podemos simular la densidad y el flujo del cosmos inmediatamente después de su nacimiento con mayor precisión. Convierte las conjeturas teóricas en dinámica medida.
Estamos mapeando la fricción del Big Bang.
Y no fue una bonita extracción de datos. Fue necesario descartar un método antiguo y apostar por la geometría de los dijets. Un riesgo que dio sus frutos.
Entonces, ¿adónde vamos ahora? Probablemente a otras colisiones. Otros tipos de partones. El LHC sigue girando. El plasma sigue hirviendo.
Finalmente tenemos una visión clara de la onda expansiva. Ahora tenemos que entender el océano.
