El plasma de quark-gluón explicado

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Colisiones de núcleos de oroColisionando partículas, los físicos esperan recrear los primeros momentos del universo, a una escala mucho menor.

Durante unas millonésimas de segundo tras el Big Bang, el universo consistía en una sopa caliente de partículas elementales llamadas quarks y gluones. Unos microsegundos más tarde, esas partículas empezaron a enfriarse y formar protones y neutrones, los bloques básicos de la materia.

A lo largo de la pasada década, físicos de todo el mundo han estado tratando de recrear esta sopa, conocida como plasma de quark-gluón (QGP), haciendo chocar núcleos de átomos con suficiente energía para producir temperaturas de billones de grados.

“Si estás interesado en las propiedades del universo cuando tenía una antigüedad de microsegundos, la mejor forma no es construir un telescopio, sino un acelerador”, dice Krishna Rajagopal, físico teórico del MIT que estudia QGP.

Quarks y gluones, que se cree que forman los protones y neutrones, se comportan de forma muy distinta a esas partículas más pesadas. Sus interacciones están gobernadas por una teoría conocida como cromodinámica cuántica, desarrollada en parte por los profesores del MIT Jerome Friedman y Frank Wilczek, ambos con Premios Nobel por su trabajo. Sin embargo, el comportamiento real de los quarks y gluones es difícil de estudiar debido a que están confinados dentro de partículas más pesadas. El único lugar del universo donde existe el QGP es en el interior de los aceleradores de alta velocidad, durante unos brevísimos periodos de tiempo.

En 2005, científicos del Colisionador de Iones Pesados Relativistas (RHIC) del Laboratorio Nacional Brookhaven crearon un QGP colisionando átomos de oro entre sí a casi la velocidad de la luz. Estas colisiones pueden producir temperaturas de hasta 4 billones de grados — 250 000 veces más caliente que el interior del Sol y lo bastante como para fundir protones y neutrones en quarks y gluones.

La gota súper-densa y súper-caliente de materia, de aproximadamente una billonésima de centímetro de diámetro, pudo dar a los científicos una nueva visión de las propiedades de los inicios del universo. Hasta ahora, ya han hecho el sorprendente descubrimiento de que el QGP es un líquido casi sin fricción, no es gas que los físicos habían esperado.

Mediante estas colisiones de alta energía, los científicos esperan descubrir más sobre las propiedades del plasma de quark-gluón y si se convierte en gas a temperaturas mayores. También quieren indagar más en las sorprendentes similitudes vistas entre el QGP y los gases ultrafríos (casi al cero absoluto) que Martin Zwierlein del MIT y otros han creado en el laboratorio. Ambas sustancias casi no tienen fricción, y los físicos teóricos sospechan que la teoría de cuerdas puede explicar ambos, dice Rajagopal.

En el Gran Colisionador de Hadrones, en Ginebra, los profesores del MIT Gunther Roland, Wit Busza y Boleslaw Wyslouch están entre los físicos que planean duplicar las temperaturas logradas en Brookhaven, ofreciendo una visión de una etapa incluso anterior de la formación del universo.


Autor: Anne Trafton
Fecha Original: 9 de junio de 2010
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