Experimentos revelan nuevas técnicas para estudiar el plasma de quarks-gluones

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Artículo publicado por Kathryn Jepsen el 15 de agosto de 2012 en Symmetry Breaking

Un detallado examen de las moléculas de H2O a temperatura ambiente te dirá mucho sobre la estructura del agua. Pero tienes que cambiar las condiciones para lograr una mejor perspectiva de cómo se convierte en vapor o hielo.

En el último año, los científicos de dos grandes aceleradores de partículas han estado realizando este tipo de ajustes, estudiando la materia en un amplio rango de energías. Salvo que ellos no cambian la temperatura del agua; están trabajando con un estado de la materia 100 000 veces más caliente que el interior del Sol – el plasma de quarks-gluones (QGP).

Plasma de quarks-gluones

Plasma de quarks-gluones


“Estamos entrando rápidamente en una era de investigación detallada”, dice el físico teórico del CERN Urs Wiedemann. “Por el momento, la naturaleza nos ha dado las herramientas adecuadas para estudiar las propiedades del QGP”.

El plasma de quarks-gluones es un estado de la materia en el que los quarks, que normalmente aparecen en parejas o tríos, flotan libremente en una sopa caliente cósmica. Los teóricos creen que el universo estaba en este estado unos microsegundos tras el Big Bang, justo antes de enfriarse y pasar al estado normal de materia que vemos actualmente.

Comprender las propiedades del QGP no explica por completo cómo se formó el universo de la forma en que lo hizo, dice Wiedemann.

“Es como preguntarse cómo afectó la alimentación de un niño a la edad de 10 años a su altura a los 18”, comenta. “Está claro que su nutrición afectó a la altura, pero es solo uno entre mucho factores”.

Aun así, dice, merece la pena estudiarlo. De las múltiples transiciones de fase que los teóricos creen que sufrió el universo tras el Big Bang, solo la de QGP a materia normal está actualmente accesible a los experimentos creados por la humanidad.

El Colisionador de Iones Pesados Relativistas, o RHIC, en el Laboratorio Nacional Brookhaven y el Gran Colisionador de Hadrones, o LHC, en el CERN se complementan bien en el estudio del plasma de quarks-gluones. El RHIC puede crear el QGP en colisiones en un amplio rango de energías, aunque dura apenas unos momentos antes de enfriarse y volver a seer materia común. El LHC puede crear plasma de quarks-gluones a altas energías, que duran más antes de volver a estado normal.

Los experimentos STAR y PHENIX en el RHIC y ALICE, CMS y ATLAS en el LHC presentaron resultados preliminares de sus últimos estudios del QGP esta semana en la conferencia Quark Matter en Washington D.C.

El LHC ha pasado un mes cada uno de los dos últimos años colisionando iones pesados de plomo para estudiar el QGP a alta energía. Este año el RHIC diversificó, colisionando iones de uranio entre sí, e iones de oro con otros de cobre, entre otras combinaciones. Hicieron esto a energías que van desde los 7,7 a los 200 GeV.

“Lo realmente genial y nuevo es que tenemos una gran cantidad de pulsadores que ahora sabemos cómo controlar”, dice la portavoz de PHENIX Barbara Jacak. “Esto es lo que me apasiona de este campo ahora mismo”.

Además, los científicos del RHIC presentaron nuevos datos procedentes de experimentos de control en los que no se creó plasma de quarks-gluones.

Los experimentos del RHIC han empezado a estudiar un posible límite entre la materia normal y el QGP, que podría tener lugar por debajo de los 39 GeV.

Ellos y los experimentos en el LHC también han realizado avances significativos en el estudio de los quarks encantados (charm), las partículas pesadas afectadas por el QGP. Del mismo modo que observar la fusión de un cubito de hielo pueden decirte algo sobre la temperatura del aire a su alrededor, observar la separación de un quark encantado y su antipartícula puede decirte algo sobre las características del QGP a su alrededor.

“Hemos recorrido un largo camino para comprender cómo funciona todo esto”, dice el físico de ALICE Peter Jacobs del Laboratorio Nacional Lawrence de Berkeley.

El experimento ALICE se benefició este año de tener acabada una pieza significativa de su detector, el calorímetro electromagnético, que permitió a los científicos de ALICE hacer un estudio mucho más detallado de los chorros de partículas que son eliminados al intentar moverse a través del plasma de quarks-gluones.

Los resultados de la conferencia de este año puede que solo sean preliminares, pero los científicos se ven animados por el progreso que han realizado en múltiples frentes en su camino hacia la comprensión del nacimiento del universo.


Autor: Kathryn Jepsen
Fecha Original: 15 de agosto de 2012
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