Sopa de partículas é a coisa mais quente já feita pelo homem

Ao longo dos últimos anos, pesquisadores criaram uma sopa dentro dos dois maiores aceleradores de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons (LHC), na Suíça, e o Colisor Relativístico de Íons Pesados (RHIC), nos EUA, que é a substância mais quente já criada na Terra: tem entre 4 e 6 trilhões de graus Celsius, cerca de 100.000 vezes mais quente que o centro do sol.

“Criamos uma matéria em um estado único, composta por quarks e glúons que foram liberados do interior de prótons e nêutrons”, disse Steven Vigdor, físico do RHIC.

Os cientistas acreditam que este estado da matéria é semelhante à forma de matéria existente no universo apenas algumas frações de segundo após o Big Bang, 13,7 bilhões de anos atrás. Portanto, essa “sopa ultraquente” de partículas elementares pode ser a chave para entender como o universo era logo após sua formação.

Criando a sopa

Os aceleradores de partículas fazem o que seus nomes sugerem: esmagam partículas entre si a velocidades super-rápidas.

Quando duas partículas colidem, elas explodem pura energia, poderosa o suficiente para derreter átomos e quebrar prótons e nêutrons (os blocos de construção dos núcleos atômicos) em seus quarks e glúons – que são as partículas que os constituem.
Prótons e nêutrons contêm três quarks cada, e os glúons são a “cola” que mantém os quarks juntos.

O resultado de sua “destruição”, então, é um plasma que os cientistas chamam de “líquido quase perfeito”, com quase zero de atrito, o “plasma quark-glúon”.

Os cientistas acreditam que, logo após o Big Bang, quarks e glúons se combinaram para formar prótons e nêutrons, que foram agrupados com os elétrons mais tarde para formar átomos. Estes eventualmente construíram as galáxias, estrelas e planetas que conhecemos hoje.

Para entender melhor como isso aconteceu, os cientistas pretendem estudar as propriedades dessa sopa primordial, como a sua viscosidade, que é uma medida de sua fricção interna, ou resistência ao fluxo. Comparado com os líquidos do cotidiano, tais como o mel ou a água, o plasma quark-glúon tem muito pouca viscosidade.

Este plasma é também extremamente denso, com partículas “mais apertadas” do que estrelas de nêutrons, que são praticamente bolas de matéria comprimida que resultam da explosão de uma estrela (supernova).

“Nós temos agora as ferramentas para descobrir exatamente o que essa sopa é e por que tem essas propriedades extraordinárias”, disse Jurgen Schukraft, físico do LHC.

Uma das maneiras que os cientistas podem experimentar sobre este estado da matéria é disparando outras partículas através dele. Existem tipos diferentes de quark que formam prótons e nêutrons. Quando os físicos do LHC injetaram partículas contendo quarks do tipo “charm” no plasma quark-glúon, eles descobriram que o fluxo de plasma era tão forte que arrastava as partículas junto com ele, retardando a sua passagem.

Ter recriado esse estado extremo já foi um passo importante. Nos resta aguardar as próximas descobertas dos físicos, e quem sabe entender mais sobre como surgimos.