30 noviembre, 2010

Experimentos del LHC, una nueva perspectiva del universo primigenio

Experimentos del LHC, una nueva perspectiva del universo primigenio: "Después de casi tres semanas, los tres experimentos que estudian las colisiones de iones pesados de plomo en el LHC, acaban dando una nueva perspectiva sobre la materia que habría existido en los primeros instantes de vida del Universo. 



El experimento ALICE, que está optimizado para el estudio de iones pesados, publicó hace unos días dos documentos tras iniciar el recorrido con iones de plomo. Ahora, con la colaboración de ATLAS y CMS tenemos la primera observación directa de un fenómeno conocido como chorro sofocado. De este resultado se informa en un artículo de colaboración de ATLAS, aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters. En breve, el documento de CMS y de todos los experimentos se presentará en un seminario el jueves, 2 de diciembre, en el CERN. La toma de datos con los iones continuará hasta el 6 de diciembre.



'Es impresionante lo rápido que dichos experimentos han llegado a estos resultados, tratando de una física muy compleja', dijo el Director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci. 'Los experimentos están compitiendo entre sí por publicar en primer lugar, pero trabajando juntos para montar la imagen completa y cotejarla con los resultados. Es un bello ejemplo de cómo la competencia y la colaboración son características clave en este campo de investigación.'


Uno de los objetivos principales del programa de iones de plomo en el CERN es crear materia como habría sido en el nacimiento del Universo. En aquel entonces, la materia ordinaria nuclear, sin la cual nosotros y el universo visible no existiríamos, las condiciones serían muy calientes y turbulentas para que los gluones sujetaran a los quarks dentro de los protones y neutrones, que son los bloques de construcción de los elementos. En cambio, estas partículas elementales vagaban libremente en una especie de plasma de quarks-gluones. No cabe duda que la producción y el estudio del plasma de quarks-gluones aportará importantes conocimientos sobre la evolución de los inicios del universo, la naturaleza de la fuerza fuerte que une a quarks y gluones en los protones, neutrones y, en última instancia, en todos los núcleos de la tabla periódica de los elementos.



Cuando chocan los iones de plomo en el LHC, pueden concentrar la suficientemente energía en un pequeño volumen para producir pequeñas gotas de este estado primordial de la materia, que indica su presencia a través de una amplia gama de señales mensurables. Los documentos de ALICE apuntan a un gran aumento del número de partículas producidas en las colisiones, en comparación con experimentos anteriores, y confirman que el más caliente plasma producido en el LHC se comporta como un líquido de muy baja viscosidad (el fluido perfecto), en consonancia con observaciones anteriores del colisionador RHIC de Brookhaven. En su conjunto, estos resultados ya han descartado algunas teorías acerca de cómo se comportaba el Universo primordial.



"Con las colisiones nucleares, el LHC se ha convertido en una fantástica máquina del Big Bang", señaló Jürgen Schukraft, portavoz de ALICE. "En algunos aspectos, la materia de quarks-gluones parece familiar, como el líquido ideal visto en el RHIC, pero también estamos empezando a ver atisbos de algo nuevo." 


Los experimentos ATLAS y CMS juegan con la fuerza de sus detectores, ya que ambos tienen una enorme capacidad de medición de energía hermética. Esto les permite medir los chorros de partículas que surgen de las colisiones. Estos chorros se forman como los constituyentes básicos de la materia nuclear, los quarks y los gluones, alejándose del punto de colisión. En las colisiones de protones, los chorros suelen aparecer en parejas, emergiendo uno tras otro. Sin embargo, en las colisiones de iones pesados, los chorros interactúan entre las tumultuosas condiciones de un medio denso y caliente. Esto conduce a una señal muy característica, conocida como el chorro sofocado, en el que la energía de los chorros se ven severamente degradada, lo que indica que las interacciones con el medio es más intenso de lo que se haya visto antes. El chorro sofocado es una poderosa herramienta para estudiar el comportamiento del plasma en detalle.



'El ATLAS es el primer experimento en informar de la observación directa de un chorro sofocado', comentó Fabiola Gianottie, portavoz de ATLAS. 'La excelente capacidad de ATLAS para concretar la energía de un chorro nos permitió observar un notable desequilibrio en las energías de los pares de chorros, donde un de ellos es casi completamente absorbido por el medio. Es un muy interesante resultado fruto de esta colaboración, obtenido en un tiempo muy corto, gracias en particular a la dedicación y el entusiasmo de estos jóvenes científicos.'



'Esta increíble búsqueda, aunque sea a escala microscópica, de las condiciones y el estado de la materia que existió en los albores del tiempo', decía el portavoz de CMS, Guido Tonelli, 'apareció en nuestros datos, desde los primeros días, los chorros sofocados de las colisiones de iones de plomo, mientras que otras llamativas características, como la observación de las partículas Z, nunca se han visto antes en las colisiones de iones pesados, están en investigación. El reto ahora es reunir todos los estudios que puedan conducirnos a una mejor comprensión de las propiedades de este nuevo y extraordinario estado de la materia.'


Las mediciones del ATLAS y CMS anuncian una nueva era en el uso de los chorros para investigar el plasma de quarks-gluones. El futuro del chorro sofocado y de otras medidas de los tres experimentos del LHC proporcionará información de gran alcance, dentro de las propiedades del plasma primordial y las interacciones entre los quarks y los gluones.



Con la toma de datos continuada durante una semana más, el LHC ya habrá entregado la cantidad programada de datos para el año 2010, se está a la espera de seguir analizando los datos, lo que contribuirá seguramente a la aparición de un modelo más completo del plasma de quarks-gluones, y por ende, sobre el Universo primitivo.



  • - Referencia: AlphaGalileo.org, 26 de noviembre 2010
  • - Fuente: CERN. Noticia .
  • - Imagen 1: CERN-EX-1011252 tirage 04. Eventos registrados por el experimento ALICE.
  • - Imagen 2: CERN-EX-04 1011310 . Pantalla de sucesos de un evento grabado por ATLAS.


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