Crean gotas que contienen mini-universos primitivos

Un día, segundos después del Big Bang, el universo fue un lugar ultra caliente de plasma en que todo estaba por hacer. Sólo su posterior enfriamiento y expansión permitió que la materia tomase forma, apareciesen los átomos y nacieran estrellas y planetas. Pero esos momentos iniciales del todo son aún un misterio. Un equipo internacional acaba de recrear aquel universo conteniéndolos en gotas de materia caliente en forma de círculo, triángulo y elipse.

El estudio, publicado hoy en Nature Physics, se centra en un estado de materia similar al líquido –plasma– de quark gluon. Los físicos creen que esta materia llenó todo el universo durante los primeros microsegundos después del Big Bang, cuando el universo todavía estaba demasiado caliente para que las partículas se unieran para formar átomos.

El profesor Jamie Nagle de la Universidad de Colorado-Boulder y sus colegas, en un experimento conocido como PHENIX, utilizaron un colisionador masivo para recrear ese plasma. En una serie de pruebas, los investigadores rompieron paquetes de protones y neutrones en diferentes combinaciones en núcleos atómicos mucho más grandes.

Nuestro experimento responde a cuál es el mínimo de materia primigenia que puede existir

Descubrieron que, controlando cuidadosamente las condiciones, podían generar gotitas de plasma de quark gluon que se expandían para formar tres patrones geométricos diferentes. Mini universos primigenios. "Nuestro resultado experimental nos ha acercado mucho más a responder la pregunta de cuál es la cantidad más pequeña de materia del universo temprano que puede existir", dijo Nagle.

Piedras en el estanque

"Imagina que tienes dos gotitas que se están expandiendo en un vacío. Si las dos gotitas están muy juntas, entonces a medida que se expanden, chocan unas contra otras y se presionan unas contra otras, y eso es lo que crea un patrón", explica Jamie Nagle.

En otras palabras, si arrojamos dos piedras en un estanque, las ondulaciones de esos impactos fluirán entre sí, formando un patrón que se asemeja a una elipse. Lo mismo ocurre si rompemos un par de protones-neutrones (deuterón) en algo más grande. Del mismo modo, un trío protón-neutrón-protón, también conocido como un átomo de helio-3, podría expandirse en algo parecido a un triángulo.

Y eso es exactamente lo que encontró el experimento PHENIX: las colisiones de deuterones formaron elipsis de corta duración, los átomos de helio-3 formaron triángulos y un solo protón explotó en forma de círculo.

Los resultados, dicen los investigadores, "podrían ayudar a los teóricos a comprender mejor cómo se enfrió el plasma original de quark gluon del universo en milisegundos, dando a luz a los primeros átomos en existencia".