Los físicos que trabajan para recrear la materia que existía en el nacimiento del universo esperaban algo así como un gas y terminaron con el líquido "perfecto", informaron cuatro equipos de investigadores en una reunión de la Sociedad Física Americana el 18 de abril. Uno de los equipos está liderado por el MIT.
"Estos hallazgos realmente sorprendentes nos han llevado a concluir que estamos viendo algo completamente nuevo, una forma inesperada de materia, que está abriendo nuevas vías de pensamiento sobre las propiedades fundamentales de la materia y las condiciones que existían justo después [del Big Bang], "Dijo Raymond Orbach, director de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos, el principal defensor de la investigación.
A diferencia de los líquidos ordinarios, en los que las moléculas individuales se mueven al azar, la nueva materia parece moverse en un patrón que exhibe un alto grado de coordinación entre las partículas, algo así como un banco de peces que responde como una entidad mientras se mueve a través de un entorno cambiante. Ese movimiento fluido es casi "perfecto", como lo definen las ecuaciones de la hidrodinámica.
Imagine una corriente de miel, luego una corriente de agua. "El agua fluye mucho más fácilmente que la miel, y el nuevo líquido que hemos creado parece fluir mucho más fácilmente que el agua", dijo Wit Busza, líder del equipo del MIT y profesor de física de Francis Friedman. Otros profesores del MIT involucrados en el trabajo son el profesor Bolek Wyslouch y el profesor asociado Gunther Roland, ambos de física.
Busza señala que los resultados no descartan que existiera una forma de materia similar a un gas en algún momento en el universo joven, pero los datos sugieren "algo diferente, y tal vez aún más interesante, en las densidades de energía más bajas creadas en RHIC (Colisionador de iones pesados relativista).
La investigación también ha llevado a varias otras sorpresas. Por ejemplo, "hay una elegancia que vemos en los datos que aún no se refleja en nuestra comprensión teórica", dijo Roland.
Nacimiento del universo
Aproximadamente diez millonésimas de segundo después del Big Bang, los físicos creen que el universo estaba compuesto por un gas de objetos, quarks y gluones que interactúan débilmente y que finalmente se agruparían para formar núcleos atómicos y materia tal como la conocemos.
Entonces, en los últimos 25 años, los científicos han estado trabajando para recrear ese gas, o plasma de quark-gluón, mediante la construcción de destructores de átomos cada vez más grandes. "La idea es acelerar los núcleos a casi la velocidad de la luz, luego hacer que se estrellen de frente", dijo Busza. "En esas condiciones, se espera que se forme el plasma". Los resultados actuales se lograron en el Relativistic Heavy Ion Collider ubicado en el Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE.
RHIC acelera los núcleos de oro en un tubo circular de unos 2 kilómetros de diámetro. En cuatro lugares, los núcleos colisionan, y alrededor de esos sitios, equipos de científicos han construido detectores para recopilar los datos. Los cuatro instrumentos: STAR, PHENIX, PHOBOS y BRAHMS varían en sus enfoques para rastrear y analizar el comportamiento de las partículas. El trabajo informado en la reunión de APS resume los primeros tres años de resultados de RHIC de los cuatro dispositivos. Los artículos de cada equipo también se publicarán simultáneamente en un próximo número de la revista Nuclear Physics A.
MIT es la institución líder de PHOBOS, una colaboración entre Estados Unidos, Polonia y Taiwán. "Somos muy pequeños", dijo Busza, quien desarrolló el concepto para el dispositivo. “STAR y PHENIX cuestan aproximadamente $ 100 millones y tienen unos 400 empleados. Cuestamos menos de $ 10 millones y tenemos alrededor de 50 personas ”, dijo. (BRAHMS también es pequeño).
Sin embargo, el equipo de PHOBOS obtuvo los primeros resultados físicos de tres de las cinco carreras experimentales de RHIC y empató en primer lugar en un cuarto. (La quinta carrera aún se está analizando).
Para una de esas ejecuciones, el equipo recopiló los datos, los analizó y presentó un documento sobre el trabajo, todo en cinco semanas. "Eso es inaudito en física de alta energía", dijo Busza, quien atribuye a Roland el rápido cambio. "Él fue la persona que logró la extracción de la física de los datos".
¿Que sigue?
Aunque los detectores RHIC más grandes continuarán recolectando datos, PHOBOS ha sido retirado. "Desde una perspectiva de costo-beneficio, sentimos que hemos extraído la mayor cantidad de conocimiento posible de un experimento tan pequeño", dijo Busza.
Entonces el equipo ahora mira hacia el futuro. Los miembros esperan continuar sus estudios en el sucesor de RHIC, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) que se está construyendo en Europa. Esa instalación tendrá 30 veces la energía de colisión de RHIC, lo que acercará a los científicos mucho más a las condiciones en el nacimiento del universo. "En LHC probaremos lo que creemos que aprendimos de RHIC", dijo Busza. "También esperamos nuevas sorpresas, quizás sorpresas aún mayores", concluyó.
El personal de investigación del MIT actualmente involucrado en PHOBOS son Maarten Ballintijn, Piotr Kulinich, Christof Roland, George Stephans, Robin Verdier, Gerrit vanNieuwenhuizen y Constantin Loizides. Seis estudiantes graduados también están en el equipo; La investigación ya ha dado como resultado cinco tesis, con dos en camino.
Fuente original: Comunicado de prensa del MIT
