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O maior acelerador de partículas da Terra abre uma nova janela para o universo primitivo logo após o Big Bang: “O culminar de uma busca de décadas”
Depois de mais de duas décadas de pesquisas, os cientistas finalmente observaram um fenômeno em uma “sopa” de partículas quentes e densas, semelhante àquela que encheu o cosmos momentos após o Big Bang. A observação pode ajudar os cosmólogos a compreender melhor o estado incrivelmente quente e denso do Universo nos seus primeiros momentos.
O acelerador de partículas mais poderoso do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC)cria regularmente este chamado plasma de quark-gluon esmagando os núcleos atômicos de elementos pesados como o chumbo e gerando sprays de partículas chamados jatos, dos quais emerge essa sopa quente e densa de partículas. Isto é necessário porque no universo moderno, quarks e glúons, chamados de “partons”, só são encontrados juntos compreendendo partículas como prótons e nêutrons. Assim, é necessário o tipo de energia gerada pela colisão de átomos a velocidades próximas da da luz para libertar estes pártons e gerar a “sopa” quente conhecida como plasma de quark-glúon.
À medida que as partículas ondulam através do plasma de quark-glúon, perdem energia e impulso para este meio, o que deverá criar rastros nesta sopa primordial, muito semelhante à que é criada quando o casco de um barco atravessa o oceano. No entanto, os investigadores não conseguiram ver este chamado “despertar de difusão” durante duas décadas. Isto é, até agora.
“Observar e quantificar a esteira de difusão do plasma quark-gluon abre a porta para uma nova caracterização precisa das propriedades e dinâmicas do plasma quark-gluon e promete novos insights sobre a evolução do universo primitivo”, disse o líder da equipe Raghunath Pradhan, da Universidade de Illinois em Chicago (UIC). disse em um comunicado.
Uma nova abordagem na busca por rastros de partículas
Anteriormente, a busca por sinais de ondas envolvia a geração de eventos envolvendo a produção de um jato ao lado de uma partícula chamada Bóson Z. No entanto, embora isto tenha fornecido alguma evidência de rastros de partículas, os sinais destes rastros são subtis e facilmente abafados por outros efeitos relacionados com o jacto, o que significa que estas detecções não foram estatisticamente significativas o suficiente para serem classificadas como uma detecção confirmada.
Para procurar o sinal da onda, esta equipa adotou uma abordagem diferente e usou o LHC para colidir dois núcleos de chumbo e criar jatos de partículas que estavam costas com costas, chamado evento dijet. A forma única destes eventos significou que os sinais das esteiras poderiam ser mais facilmente desembaraçados do ruído circundante.
A medição da equipe mostrou uma clara falta de partículas atrás da direção dos jatos, o que foi particularmente proeminente em momentos relativamente baixos. Isso é exatamente o que seria esperado de uma esteira de difusão. Os sinais de despertar mais fortes foram detectados em colisões chumbo-chumbo mais centralizadas, que criam mais plasma de quark-glúon.
“Esta observação é o culminar de uma busca de décadas para observar o fenómeno da esteira; foi previsto pela teoria há mais de 20 anos, mas permaneceu indefinido nos dados experimentais”, disse a líder da equipa, Olga Evdokimov, da UIC.
A pesquisa da equipe foi aceita para publicação em 25 de junho na revista Cartas de revisão física.
