Científicos del CERN crean plasma de quarks y gluones con los núcleos más ligeros hasta la fecha

Físicos que trabajan en el CERN han demostrado que el plasma de quarks y gluones, el estado primordial de la materia que llenó el universo durante su primer microsegundo, puede producirse mediante el choque de núcleos mucho más ligeros de lo que se creía posible. Los resultados, publicados en Physical Review Letters como sugerencia de los editores, también revelaron que las formas geométricas de los núcleos atómicos dejan una huella mensurable en los restos de la colisión, lo que ofrece una nueva ventana a la estructura nuclear.miragenews+1

Núcleos más pequeños, la misma materia extrema

La investigación, dirigida por el profesor asociado You Zhou del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, se llevó a cabo dentro de la colaboración internacional ALICE en el Gran Colisionador de Hadrones. Durante décadas, la producción de plasma de quarks y gluones requirió colisiones de núcleos pesados como el plomo. Los nuevos experimentos utilizaron oxígeno-16 y neón-20, núcleos con aproximadamente una décima parte de la masa del plomo, acelerados a una velocidad cercana a la de la luz.home+1

"Hemos superado el límite de lo pequeños que pueden ser los núcleos atómicos para seguir recreando esta materia primordial", afirmó Zhou. "Ahora sabemos más sobre las condiciones fundamentales necesarias para que la materia transite a este estado extremo".miragenews

Las colisiones de oxígeno y neón tuvieron lugar en el LHC entre finales de junio y principios de julio de 2025. Durante el año siguiente, los cuatro experimentos principales del LHC (ALICE, ATLAS, CMS y LHCb) informaron de forma independiente de indicios de formación de plasma de quarks y gluones en estos sistemas de colisión más ligeros.cerncourier+2

Bolos y sombras

Más allá de confirmar la creación de plasma, el experimento ofreció una ventaja inesperada: los patrones de movimiento de las partículas que surgen de las colisiones codifican la forma de los núcleos que colisionan. El oxígeno-16, que es aproximadamente esférico, produce un patrón de flujo de partículas redondeado. El neón-20, que se preveía alargado, produce una firma distintiva con forma de bolo de bolos.alice-collaboration.cern+2

"Es un poco como iluminar un objeto y ver su sombra", explicó el investigador postdoctoral Emil Gorm Dahlbæk Nielsen, coautor del estudio. "El movimiento de las partículas revela la forma geométrica del núcleo atómico que estaba presente al inicio de la colisión".miragenews

Una nueva herramienta para la física nuclear

Los investigadores describen este enfoque como un posible cambio de paradigma. Tradicionalmente, las formas nucleares se han estudiado a bajas energías a través de propiedades rotacionales y vibracionales. En cambio, el nuevo método descifra la geometría nuclear a partir de los restos de colisiones ultrarelativistas, conectando dos campos de la física aparentemente distantes.alice-collaboration.cern+1

El siguiente paso es probar núcleos aún más ligeros, como el helio-4, para determinar las condiciones mínimas bajo las cuales se puede formar el plasma de quarks y gluones. "Lo fascinante es que podemos utilizar el mismo experimento tanto para aprender sobre la estructura de los núcleos atómicos como para comprender mejor lo que ocurrió durante el nacimiento del Universo", afirmó Zhou.miragenews