El enigmático resultado “sugiere que algo más interesante está ocurriendo en esas condiciones”, según indicó uno de los investigadores del estudio.
Un experimento en un acelerador de partículas recreó condiciones similares a las del universo en sus primeros momentos y detectó un patrón inesperado en las partículas producidas durante las colisiones.
El resultado fue obtenido por el experimento STAR del Colisionador Relativista de Iones Pesados (RHIC), en Nueva York (EE.UU.). Los investigadores hicieron que núcleos de oro colisionaran a velocidades cercanas a la de la luz y estudiaron cómo se comportaban las partículas expulsadas en el transcurso de los choques.
Al modificar la energía de las colisiones, observaron una disminución en uno de los parámetros de la materia que después volvía a aumentar, lo que desafiaba las predicciones. Esperaban que las variaciones observadas cambiaran de manera gradual.
Este desempeño podría ser una señal del llamado punto crítico, un conjunto de condiciones especiales en las que la materia nuclear cambia la forma en que pasa de un estado a otro. El resultado, publicado en la revista Physical Review Letters, es suficientemente marcado como para descartar que se trate de una fluctuación estadística.
La sopa primordial del universo
Los protones y neutrones que constituyen el núcleo de nuestros átomos están formados, a su vez, por partículas más pequeñas llamadas quarks, que permanecen unidas mediante una fuerza fundamental transmitida por otras, denominadas gluones.
Cuando son sometidos a temperaturas o presiones suficientemente altas, los protones y neutrones pueden transformarse en una especie de sopa caliente de quarks y gluones libres, conocida como plasma de quarks y gluones. Los científicos creen que esta forma de materia llenó el universo durante sus primeros instantes después del Big Bang.
Los físicos buscan comprender cómo se produjo esa transformación mediante el estudio de la llamada ecuación de estado de la materia nuclear. El coautor del estudio Rutik Manikandhan explicó que, en el caso del agua, esta ecuación permite relacionar la presión, la temperatura y la densidad para determinar cuándo el agua se congela, hierve o se expande.
Para la materia nuclear, constituye una especie de regla básica para comprenderla en condiciones extremas, como las que existen en el núcleo de las estrellas de neutrones.
Caída inesperada
Los investigadores analizaron diferentes energías de colisión y midieron la intensidad con la que las partículas cargadas eran expulsadas lateralmente en cada caso. Entre estas observaciones, se estudió, además, un parámetro llamado calor específico, que refleja cuánta energía es necesaria para aumentar la temperatura de la materia nuclear.
En los choques más frontales, este factor no cambió de forma gradual al variar la energía, sino que disminuyó para luego volver a aumentar. Una simulación informática ampliamente utilizada, que no contemplaba la existencia de un punto crítico, reprodujo la tendencia general, pero no la disminución observada.
“Una tendencia gradual es lo que esperarías de la materia nuclear ordinaria, por lo que una disminución sugiere que algo más interesante está ocurriendo en esas condiciones”, afirmó Manikandhan.
Resultado “sugestivo”
Los científicos, sin embargo, subrayan que el resultado todavía no demuestra la existencia de un punto crítico. Otros efectos que no están relacionados con este fenómeno pueden modificar, asimismo, las fluctuaciones observadas, y aún no está claro cuánto podrían explicar de la disminución.
“El resultado es sugestivo, no una prueba de un punto crítico”, apuntó Manikandhan. El equipo continuará estudiando las correlaciones para determinar propiedades específicas de esta materia caliente y comparará los resultados con simulaciones realizadas mediante supercomputadoras para calcular el comportamiento de quarks y gluones.
