Nossa compreensão atual do Universo sugere que, poucos instantes após o Big Bang, o espaço fosse permeado por uma sopa de partículas subatômicas dissociadas, o chamado plasma de quarks e glúons. Com a expansão e o subsequente resfriamento da matéria no cosmos, os quarks e glúons se uniram para formar os hádrons – dentre os quais os mais famosos, constituintes da matéria convencional, são prótons e nêutrons.
Quais eram as propriedades desse estado fugidio da matéria, o plasma de quarks e glúons? Descobrir isso é parte das investigações conduzidas no LHC, sigla para Grande Colisor de Hádrons, o maior acelerador de partículas no mundo, localizado na fronteira entre a França e a Suíça.
O LHC funciona fazendo colidir partículas em velocidades próximas à da luz, estudando então o produto da colisão, que concentra energias altíssimas num espaço muito pequeno. Normalmente as partículas em colisão são prótons simples – núcleos de hidrogênio –, mas em algumas rodadas são também realizadas colisões de núcleos mais pesados, como os de chumbo.
Um novo trabalho publicado em 23 de agosto no “Physical Review Letters” pela colaboração CMS, que tem participação brasileira, relatou alguns resultados importantes para o estudo do plasma de quarks e glúons, conhecido pela sigla QGP. CMS, por sua vez, é a sigla de um dos quatro experimentos instalados no LHC.
“As medidas experimentais como as desse artigo visam estudar propriedades desse QGP recriado no laboratório, correlacionando um bóson Z (reconstruído por meio de pares de elétrons ou de múons) com um jato de partículas, tendo Z + jato sido produzidos no mesmo processo elementar”, explica Sandra Padula, física da UNESP (Universidade Estadual Paulista) e co-autora do trabalho.
Estima-se que o plasma de quarks e glúons só seja recriado em colisões de núcleos de chumbo, mas não em colisões de prótons, de forma que os pesquisadores podem comparar os resultados de uma e de outra modalidade de colisão para determinar as propriedades originais do QGP. É isso que faz o atual trabalho.
Até agora, os resultados foram consistentes com os principais modelos existentes do plasma de quarks e glúons. “Nesse artigo, são feitas comparações com três modelos diferentes, cada um contendo algumas hipóteses distintas e parâmetros variáveis”, conta Padula. “Tendo em conta as grandes incertezas experimentais e teóricas atuais, os três modelos fornecem resultados consistentes com os dados, não sendo possível concluir qual deles descreveria melhor a natureza.”
O objetivo dos cientistas, naturalmente, é melhorar cada vez mais a precisão do experimento, a fim de poder discriminar entre os diferentes modelos e compreender enfim como se comporta esse estranho estado da matéria que só existiu livremente no Universo em seus instantes iniciais.
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