Físicos realizaram colisões entre núcleos de ouro em velocidades extremas e identificaram um comportamento atípico nas partículas geradas pelos impactos. O achado fornece novas pistas sobre o resfriamento da matéria primordial gerada nos instantes iniciais após o Big Bang, processo que deu origem aos prótons e nêutrons que formam tudo o que existe hoje.
O experimento no acelerador RHIC
Para simular as condições do universo jovem, os pesquisadores utilizaram o acelerador RHIC, localizado no Laboratório Nacional Brookhaven, em Nova York. Cerca de 1 bilhão de colisões foram analisadas na faixa de menor energia do equipamento, entre 3 e 7,7 GeV. Nesses testes, um feixe de ouro foi direcionado contra uma fina folha do mesmo metal para gerar a matéria mais densa possível no laboratório.
Após cada impacto, a equipe mediu a intensidade com que as partículas carregadas eram lançadas lateralmente, métrica conhecida como momento transversal. A expectativa era observar uma variação gradual conforme a energia dos choques mudava. Contudo, o efeito diminuiu, atingiu um patamar mínimo e voltou a crescer, registrando uma confiabilidade estatística de 5 sigma — o que indica uma chance em 3,5 milhões de ser mera coincidência.
A equação de estado da matéria
Os dados coletados ajudam a refinar a compreensão sobre a equação de estado, um conjunto de regras que descreve a relação entre temperatura, pressão e densidade em condições extremas. Sob essas circunstâncias, prótons e nêutrons — formados por quarks unidos pela força forte — podem se dissolver em um plasma de quarks e glúons, a sopa de partículas que preenchia o cosmos primitivo.
“Para a água, ela indica quando congela, ferve ou se expande”, explicou Rutik Manikandhan, pós-doutorando em física na Universidade Estadual de Ohio. Segundo ele, o princípio se aplica ao comportamento da matéria sob condições extremas da natureza.
Conceitos fundamentais da física nuclear
O estudo investiga o chamado ponto crítico, momento em que a transição de um estado da matéria para outro sofre alterações drásticas. Para compreender o fenômeno, os cientistas analisam diferentes conceitos:
Glossário da pesquisa
Quarks e glúons: partículas que aparecem livres quando a matéria é submetida a condições extremas;
Força forte: uma das forças fundamentais da natureza, responsável por manter os quarks unidos dentro de prótons e nêutrons;
Calor específico: quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de uma determinada quantidade de matéria;
Simulações: cálculos feitos em supercomputadores para comparar os resultados do experimento com modelos teóricos.
Cautela e próximos passos
Apesar de simulações tradicionais não conseguirem reproduzir a queda acentuada observada nos dados, os cientistas mantêm cautela diante da anomalia encontrada.
“Esse resultado é sugestivo, não uma prova de um ponto crítico”, afirmou Manikandhan.
Para confirmar a hipótese, a equipe planeja calcular o calor específico da matéria quente gerada nos impactos e analisar variações na quantidade de prótons produzidos.
“Somente quando diferentes medições concordarem poderemos afirmar com confiança se existe um ponto crítico”, concluiu o pesquisador.
