Investigadores de la Universidad de Kansas que trabajan con un equipo internacional en el Gran Colisionador de Hadrones han producido plasma de quark-gluón, un estado de la materia que se cree que existió justo en el nacimiento del universo, con menos partículas de las que se creía posible.
El material fue descubierto al chocar protones con núcleos de plomo a alta energía dentro del detector de solenoide de muón compacto del supercollider. Los físicos han denominado al plasma resultante el "líquido más pequeño".
"Antes de los resultados experimentales de CMS, se pensaba que el medio creado en un protón en colisiones de plomo sería demasiado pequeño para crear un plasma de quark-gluón", dijo Quan Wang, un investigador postdoctoral de KU que trabaja con el equipo del CERN,la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Wang realizó un análisis clave para un artículo sobre el experimento publicado recientemente en Física APS .
"De hecho, estas colisiones se estaban estudiando como referencia para colisiones de dos núcleos principales para explorar los aspectos de las colisiones que no son quark-gluon-plasma", dijo Wang. "El análisis presentado en este documento indica, contrario a las expectativas, se puede crear un plasma quark-gluon en protones muy asimétricos en colisiones de plomo ".
El descubrimiento inesperado fue dicho por científicos de alto nivel asociados con el detector CMS para arrojar nueva luz sobre la física de alta energía.
"Este es el primer trabajo que muestra claramente que varias partículas están correlacionadas entre sí en colisiones de protones y plomo, similar a lo que se observa en las colisiones de plomo y plomo donde se produce plasma de quark gluon", dijo Yen-Jie Lee, profesor asistentede física en el MIT y co-convocante del grupo de física de iones pesados del CMS. "Esta es probablemente la primera evidencia de que la gota más pequeña de plasma de quark gluon se produce en colisiones de protones y plomo".
El investigador de KU describió el plasma de quark-gluón como un estado de materia muy caliente y denso de quarks y gluones no unidos, es decir, no contenido en nucleones individuales.
"Se cree que corresponde al estado del universo poco después del Big Bang", dijo Wang. "La interacción entre los partones - quarks y gluones - dentro del plasma quark-gluon es fuerte, lo que distingue al quark-gluonplasma de un estado gaseoso donde uno espera poca interacción entre las partículas constituyentes "
Si bien la física de partículas de alta energía a menudo se enfoca en la detección de partículas subatómicas, como el recientemente descubierto Bosón de Higgs, la nueva investigación de plasma quark-gluón-plasma en cambio examina el comportamiento de un volumen de tales partículas.
Wang dijo que tales experimentos podrían ayudar a los científicos a comprender mejor las condiciones cósmicas en el instante posterior al Big Bang.
"Si bien creemos que el estado del universo aproximadamente un microsegundo después del Big Bang consistió en un plasma de quark-gluón, todavía hay muchas cosas que no entendemos completamente sobre las propiedades del plasma de quark-gluón", dijo."Una de las mayores sorpresas de las mediciones anteriores en el Relativistic Heavy Ion Collider en el Brookhaven National Laboratory fue el comportamiento fluido del plasma quark-gluon. Ser capaz de formar un plasma quark-gluon en colisiones de protones y plomo nos ayuda adefinir mejor las condiciones necesarias para su existencia "
Wang continúa su investigación en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, realizando análisis y trabajando en las operaciones de un Calorímetro de Grado Cero mantenido por KU.
"Tienes que ver el aparato", dijo. "Es increíble".
El grupo KU en el CERN, junto con investigadores de las universidades Rice y Vanderbilt, desempeñaron un papel de liderazgo en el análisis publicado por Física APS . El grupo cuenta con el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kansas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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