Os cientistas apenas observaram isso acontecer. Ou melhor, observaram a ausência de algo que comprove a existência de um fenômeno desde os primeiros segundos após o Big Bang.
Foram necessárias duas décadas para destruir núcleos de chumbo quase à velocidade da luz. Mas o Grande Colisor de Hádrons (Lhc) finalmente produziu o “rastro de difusão” dentro do plasma de quark-glúon que os físicos previram há mais de 20 anos. É uma pequena ondulação na sopa cósmica. Um rastro deixado por partículas que passam pelo estado mais antigo do universo.
Por que nunca vimos o despertar da difusão antes
Aqui está o problema da física de altas energias: o sinal é fraco. O barulho é ensurdecedor.
Durante vinte anos, as equipes procuraram essas esteiras usando bósons Z. Eles destruíram átomos, procuraram jatos ao lado do bóson Z e esperaram ver a perturbação no plasma. A evidência estava lá, mais ou menos. Mas foi abafado. Outros efeitos relacionados ao jato mascararam os sinais de ondas sutis. Os dados não estavam limpos o suficiente. Você não pode chamar uma descoberta de descoberta se não puder separá-la estatisticamente da estática.
Pareceu impossível por um tempo.
Assim, os pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago mudaram a estratégia. Eles pararam de perseguir os bósons Z para este teste específico. Em vez disso, eles usaram o LHC para criar eventos “dijet”. Dois jatos. Costas com costas. Como balas gêmeas disparando em direções opostas a partir do centro de uma colisão.
Essa forma é importante. A simetria permite que os cientistas eliminem o ruído.
O que é exatamente o plasma Quark-Gluon?
Você não consegue encontrar um quark ou glúon solitário em sua cozinha. Ou na Lua. No universo atual, eles estão encerrados em prótons e nêutrons, fortemente ligados como parte de partículas maiores chamadas hádrons.
Para libertá-los, você precisa de uma energia insana.
O LHC esmaga núcleos de chumbo. A colisão aquece a matéria a trilhões de graus. Ele derrete os prótons. O que você obtém é plasma quark-glúon. É a “sopa” que o universo primitivo foi feito em microssegundos após o Big Bang. Quente. Denso. Tipo fluido.
Quando as partículas se movem através deste fluido, elas não passam simplesmente. Eles interagem. Eles perdem impulso. Eles empurram o plasma para fora do caminho. Como um barco atravessando o oceano. A física prevê um velório. Um rastro de difusão.
O sinal que provou que é real
A nova medida é simples, mas elegante. A equipe olhou para a região atrás da direção em que os jatos viajaram.
Espaço vazio. Ou perto disso.
Eles observaram uma clara falta de partículas na zona de esteira, especialmente em momentos mais baixos. Este défice é a assinatura do despertar. Corresponde perfeitamente à teoria.
“Esta observação é o culminar de uma investigação que durou uma década”, afirma Olga Evdokimova, líder da equipa da UIC.
Na verdade, ela diz que já se passaram mais de vinte anos. O fenômeno foi previsto há duas décadas. Permaneceu elusivo até que esta nova abordagem tornou o sinal mais alto do que o caos de fundo.
O efeito foi mais forte em colisões centrais entre chumbo e chumbo. Essas colisões criam as bolhas mais densas de plasma de quark-glúon da Terra. Mais plasma significa mais atrito para os jatos. Mais atrito significa um rastro maior e mais visível.
Por que isso é importante para a cosmologia
Raghunath Pradhan, outro líder da UIC, chamou isso de um abridor de portas. Caracterização de precisão. Isso é o que podemos fazer agora.
Compreender como as partículas perdem energia neste plasma nos ajuda a modelar o universo primitivo. Podemos simular a densidade e o fluxo do cosmos logo após seu nascimento com maior precisão. Transforma suposições teóricas em dinâmica medida.
Estamos mapeando o atrito do Big Bang.
E não foi uma boa mineração de dados. Foi necessário abandonar um método antigo e apostar na geometria dos dijets. Um risco que valeu a pena.
Então, para onde vamos a seguir? Provavelmente para outras colisões. Outros tipos de partons. O LHC continua girando. O plasma continua fervendo.
Finalmente temos uma visão clara da ondulação. Agora temos que entender o oceano.
