Los físicos informan de la creación de las temperaturas más altas jamás logradas en un laboratorio

Colisiones de núcleos de oro

Los físicos informan de que han creado materia a la temperatura más alta alcanzada en un laboratorio, aproximadamente 250 000 veces más caliente que el centro del Sol.

Los hallazgos, dirigidos a desvelar la estructura fundamental de los átomos, proceden del Colisionador de Iones Pesados Relativistas (RHIC), un colisionador de átomos del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de los Estados Unidos en Nueva York.

Para alcanzar la temperatura de 4 billones de grados Celsi­us, se hizo impactar entre sí a átomos de oro cargados que viajaban casi a la velocidad de la luz tras acelerarlos a lo largo de los casi 4 kilómetros de circunferencia de la máquina.

La tem­per­a­tura es más alta de lo necesario para fundir protones y neutrones – los núcleos de los átomos – en una sopa de sus partículas constituyentes, quarks y gluones, dicen los físicos. Los detalles de los hallazgos se publicarán en la revista Phys­i­cal Re­view Let­ters.

Los científicos creen que tal sopa, conocida como plasma de quark-gluón, llenó el universo unas millonésimas de segundo después de que se originase hace 13 700 millones de años. Entonces el plasma se enfrió y se condensó para formar los protones y neutrones que forman los átomos — y por tanto las estrellas, planetas y la gente. “Esta investigación ofrece una visión significativa sobre la estructura fundamental de la materia y los inicios del universo”, dijo Wil­liam F. Brinkman, di­rec­tor de la Oficina Científica del De­part­mento de En­er­gía.

Los científicos miden la temperatura de la materia caliente observando el color, o distribución de energía, de la luz emitida — de forma similar a la forma en que podemos decir si una barra de hierro está caliente observando su resplandor.

Los nuevos hallazgos apoyan una sorprendente conclusión de que los quarks y glu­ones del plasma se comportan “de forma mucho más cooperativa” de lo que inicialmente se había predicho, dice Ste­ven Vig­dor, director asociado del laboratorio Brook­ha­ven para física nuclear y de partículas, que supervisa la investigación del colisionador.

Aunque la materia producida en el colisionador sobrevive mucho menos de mil trillonésimas de segundo, sus propiedades pueden determinarse usando los detectores de la máquina para estudiar los miles de partículas emitidas durante su breve tiempo de vida. Las medidas se cree que proporcionan nuevas pistas sobre la fuerza más poderosa de la naturaleza – básicamente la que mantiene a los protones y neutrones del universo unidos.

Se realizaron predicciones antes de las primeras operaciones del colisionador en 2000, que sugerían que el plasma de quark-gluón se comportaría como un gas, dicen los investigadores. Pero los sorprendentes datos del colisionador tras los tres primeros años de operación, presentados por los científicos del colisionador en abril de 2005, indicaron que la materia producida se comportaba como un líquido, cuyas partículas constituyentes interactuaban con mucha fuerza entre ellas.

Esta materia líquida se ha descrito como casi “perfecta” en el sentido de que fluye casi sin resistencia friccional. Tal líquido “perfecto” no encaja con la descripción de quarks y gluones “libres” que los físicos habían usado previamente para describir el plasma, dicen los físicos.


Fecha Original: 16 de febrero de 2010
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Comments (6)

  1. que impresionante 4 billones de grados de temperatura.
    una pregunta ¿esto ayudaria a temperaturas mas adecuadas crear la fusion nuclear?

  2. La creación de la fusión nuclear requiere de otras premisas además de la temperatura. Pero en relación al artículos que se comenta, tenemos que convenier en que, al final se puede deducir que nada de lo que los físicos esperaban resulta ser como ellos creeían. De todoas las maneras estos experimentos nos llevan a nuevos saberes y nuevos descubrimientos de cómo de comporta la materia en ciertas situaciones.

    Los Quarks y los Gluones: los primeros, en tripletes, conforman a los proptoners y neutrones (los necleones) del núcleo de los átomos. Los segundos, (8 gluones) son los encargados de crear una pasata acaramelada que, como un pegamento, impide que los queaks se separen (confinamiento de los Quarks) y produce la fuerza nuclear fuerte que, es la única fuerza que crece con la distancia, cuanto más se alejan los Quarks los unos de los otros, mayor es la fuerza nuclear fuerte, y, si están juntos, se pueden mover libremente (libertad asintótica de los quarks).

    Aquí nos hablan de lo que acurre cuando se aclcanzarn grandes temperaturas y se forma una sopa sde quarks y de gluones que discurre con extrañas propiedades.

    Tales temperaturas crean un líquido perfecto. “Aunque la materia producida en el colisionador sobrevive mucho menos de mil trillonésimas de segundo, sus propiedades pueden determinarse usando los detectores de la máquina para estudiar los miles de partículas emitidas durante su breve tiempo de vida. Las medidas se cree que proporcionan nuevas pistas sobre la fuerza más poderosa de la naturaleza – básicamente la que mantiene a los protones y neutrones del universo unidos.”

    Debemos desguir indagando porque al final de todos estos experimentos repetidos una y otra vez, podemos ver donde reside la verdadera efectividdad de los resultados obtenidos que, no siempre, se pueden ver a primera vista.

    Los ladrillos primordiales de la materia (al menos que sepamos) Quarks y Leptones, nos traeran nuevas noticias de la conformación del mundo, y, el hecho de que los Gluones estén incluidos en este experimento, no deja de ser una anécdota, ya que, las interacciones fuertes entre quarks se puede entender por el intercambio de ocho partículñas sin carga y sin masa en reposo, llamadas gluones (porque pegan a los quarks juntos).

    Aunque los Gluones como los fotones que realizan esta función similar entre los leptones, no tienen carga eléctrica, si que tienen carga de color. Cada Gluón transporte un color o un anticolor. La verdad es que, meterse en este mundillos de los quarks y los gluones, no resulta nada fácil para podfer entender todo lo que el artículo nos quiere explicar.

    De todas las maneras, me quedo con la parte que nos lleva a un nuevo experimento que da un paso más en el conocimiento de la materia y que, algún día, nos llevará a otros adelantos tecnológicos que incrmentaran nuestro bienestar cotidiano e incluso, haran posibles la fabricación de nuevos ingenios con aplicación en el ámbito de la medicina o bien en la Industrial o incluso en la espacial.

    ¡Que contienúen los experimentos que nos lleven hacia el futuro!

    La familia me presiona, se impone la salida dominguera.

    Hasta luego amigos.

  3. ¡Cuatro billones de grados Celsius!

    “La temperatura es más alta de lo necesario para fundir protones y neutrones (los núcleos de los átomos) -es una sopa de sus partículas constituyentes, quarks y gluones-, dicen los físicos.”

    Aparte de las licencias literarias (los quarks sí constituyen a los protones (uud) y a los neutrones (ddu) pero, no los gluones que, como los fotones la realizan entre los leptones, ellos lo hacen entre los hadrones, aquellos son los bosones transmisores del electromagnetismo y estos lo son de la fuerza nuclear fuerte pero, no conforman a los nucleones.

    De todas las maneras, el artículo es interesante. Hace ya tres décadas que el Premio Nobel de Física T.D. Lee y G. Wick apuntaron la posibilidad de explorar una nueva Física distribuyendo una nueva densidad de materia nuclear grande a una densidad de energía grande.

    De esa manera, decían ellos, se podrían restaurar simetrías rotas del vacío físico y crear nuevos estados anormales de materia nuclear densa. Enseguida se vio que la libertad asintótica en Cronodinámica Cuántica, recien descubierta en aquel entonces, implicaba la existencia de una forma de materia nuclear muy densa formada por quarks y gluones deconfinados, que posteriormente se llamó plasma de quarks y gluones.

    Como vereis, no es nada nuevo lo que aquí se nos cuenta y ya estaba en la idea de aquellos que, pensadores de profesión y Físicos de vocación, estaban inmersos en los secretos de lo que podría ser pero, sin la tecnología necesaria para llevarlo a cabo.

    Esto se puede entender como la transisición entre la materia nuclear ordinaria y un gas de quarks y gluones libres como un cambio en el número de grados de libertad. En efecto, si consideramos un gas de piones libres (HG), la estadística de Bose-Einstein nos dice que la densidad de energía…

    Me meto en profundidades que no son al caso.

    No puedo dejar de pensar, al comentar todo esto, en la posiblidad de que, en realidad, existan estrellas de Quarks. Recientemente, la relación entre campos magnéticos y materia densa está atrayendo la atención de los astrofísicos, especialmente después de las observaciones de emisiones peculiares de púlsares anómalos de rayos X, que se interpretan como ENs en rotación, y de emisiones de radiación gamma de baja energía de los llamamdos repetidopres de rayos gamma suaves (SGRs).

    El motor central de esas radiaciones podría ser un campo magnético mayor que 4 x 10¹³ Gauss, que es el campo crítico previsto por la Electrodonámica cuántica.

    Pero esa, es otro historia.

  4. Sagutxo

    ” Tal líquido “perfecto” no encaja con la descripción de quarks y gluones “libres” que los físicos habían usado previamente para describir el plasma”.

    No es el primer estudio que insinúa esto… la sopa de quarks – gluones ofrece unas características bastante distintas a las previstas, lo cual podría suponer que hay algo fundamental de la materia que podemos estar a punto de descubrir. ¿Su comportamiento menos caótico de lo esperado podría indicar que los quark no son todo lo fundamentales que suponíamos?¿interviene alguna otra partícula en la sopa que no hemos descubierto?¿la masa de los quark o la magnitud de la fuerza nuclear fuerte es diferente a la calculada?

    Hagan sus apuestas, señores !

    SalU2

  5. Compañero Segutxo, ya me gustaria a mi hacer alguna apuesta sobre lo que pueda existir mas alla de los Quarks, sin embargo, me faltan los conocimientos para ello. Sin embargo, todos tenemos una herramienta que, si la utilizamos bien, nos puede dar indicios y pistas de por donde4 puedan ir las cosas.

    Ya sabemos que, el Modelo estandar es feo y mucho mas complicado de lo que deberia ser, y, ademas, tiene muchos parametros aleatorios introducidos con calzador para que las cuentas salgan. Precisamente, el dichoso Boson de Higgs es uno de ellos, esperemos que el LHC nos diga que es cierta su existencia y reafirme este Modelo que, al contrario del de Einstein, no ha salido agraciado en “belleza”.

    Pero, cuando se habla de los Quarks, efectivamente, no podemos estar seguros de que esta sea la ultima particula (como parecen ser los leptones) y, podrian, estar compuestos por otras que, mas elementales, las conformen.

    De todas las maneras, los Quarks son fascinantes y todavia no hemos llegado a conocerlos bien. El Modelo que Gell Mann y otros nos dieron, es una buena herramienta y ha cumplido sobradamente su cometido si la situamos en el tiempo que le ha correspondido. Sin embargo, parece llegado el momento de que otras nuevos caminos se nos puedan abrir y, para ello, nada mejor que experimentos que, como el que aqui se comenta, trate de profundizar en los misterios de la naturaleza de la materia que, desgraciadamente, aun no conocemos como seria de desear.

    Es increible que para saber de las cosas mas pequeñas del Universo se nos exijan disponer de las mas altas energias que, son las unicas que nos pueden transportar a esos momentos primeros como bien nos explica el articulo pero, el haber podido crear materia a la temperatura que dicen (250 000 veces mas alta que la que esta presente en el centro del Sol), no es algo sobre lo que debamos pasar de puntillas.

    La sopa a la que aqui se rfieren es precisamente la que existia (hipoteticamente hablando y segun el Modelo mas aceptado) en aquellos primeros momentos del Big Bang, cuando todo era opaco y, hasta que no se liberaron los fotones no pudo quedar el Universo con el aspecto que hoy lo conocemos. Claro que, a partir de esa sopa se creo la materia como nos dicen arriba.

    Es fascinante lo que hemos podido hacer, tambien lo es el que seres como nosotros hayamos podido profundizar tanto en los secretos de la Naturaleza que podamos hablar de estas cuestiones con mas o menos certeza y, desde luego, sera aun mas sorprendente cuando podamos desvelar secretos que el Universo nos esconde y que, como la materia y la energia oscura, las fluctuaciones de vacio y esa ingente cantidad de particulas virtuales que aparecen y desaparecen sin cesar, o, por decir otra de los muchos millones de cosas que desconcemos, podamos llegar a desvelar la certeza o no de Teorias que, como la de supercuerdas, nos permitan unificar esas otras que ahora se rechazan.

    Estamos inmersos en un mundo que algunos dicen que es virtual y, que nuestras mentes conforman el Universo acorde a los datos que le podemos ir suministrando. Nos empeñamos en describir la Naturaleza y nos topamos con que, el mundo fisico se nos vuelve cada vez mas extraño, y, como vemos en el articulos que ahora se comenta, se esta llegando a unos limites que desafian la credulidad misma de los investigadores.

    Sin embargo, este mundo fisico nuestro, parece que si, que conserva esa parte de racionalidad necesaria para continuar pero, el organismo quimico que somos, una maquina viva y pensante (bioquimica) tiene la facultad de ejercer un sin fin de actividades que, segun los sujetos, se ejercen con mas o menos fluidez pero, lo cierto es que, finalmente (al menos hasta el momento) hemos podido ir avanzando y contestando preguntas formuladas que antes, no tenian contestacion, precisamente por esa falta de conocimiento.

    Seguiremos adelante y, sobre todo, aprendiendo de los que realmente saben.

  6. Sagutxo

    Si amigo Emilio, el Modelo Estándar es feo y con parámetros aparentement arbitrarios, que no son extrapolables de la propia teoría, sino sacados de la experimentación. Pero el condenado funciona endiabladamente bien. Aunque nunca se sabe, imagina por un momento que los quark no fueran fundamentales. O que efectivamente intervienen otras partículas no detectadas (extensiones supersimétricas del modelo). Veremos.

    Lo que si quisiera clarificar es que, según los modelos vigentes más aceptados, la sopa existiría durante el primer segundo de vida del Universo, inmediatamente se formarían las partículas de la materia ordinaria de la que estamos hechos (bariónica) y durante los primeros minutos se formarían los núcleos más simples (iones de H sobre todo).

    Pero hasta mucho después (300.000 a 400.000 años) el Universo no se enfriaría lo suficiente para que esos iones atraparan los electrones libres y formaran los primeros átomos. Es a partir de entonces, según este modelo, cuando el Universo se volvería transparente (los fotones podían desplazarse). Es decir, hay un periodo de tiempo considerable entre la desaparición de la sopa quark-gluón (primer segundo) y la transparencia después de la recombinación atómica (300k a 400k años). La desaparición de la sopa quark-gluón no implica la transparencia en absoluto del Universo, tan solo la aparicíon de bariones, siendo el medio un plasma demasiado caliente para que los fotones puedan circular mucho sin toparse con alguna partícula (opacidad).

    SalU2

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