Os físicos que trabalham para recriar a matéria que existia no nascimento do universo esperavam algo como um gás e acabaram com o líquido "perfeito", relataram quatro equipes de pesquisadores em uma reunião de 18 de abril da American Physical Society. Uma das equipes é liderada pelo MIT.
“Essas descobertas realmente impressionantes nos levaram a concluir que estamos vendo algo completamente novo - uma forma inesperada de matéria - que está abrindo novos caminhos de pensamento sobre as propriedades fundamentais da matéria e as condições que existiam logo após [o Big Bang], ”, Disse Raymond Orbach, diretor do Departamento de Energia dos EUA, o principal apoiador da pesquisa.
Ao contrário dos líquidos comuns, nos quais as moléculas individuais se movem aleatoriamente, a nova matéria parece se mover em um padrão que exibe um alto grau de coordenação entre as partículas - algo como um cardume de peixes que responde como uma entidade enquanto se move em um ambiente em mudança. Esse movimento fluido é quase "perfeito", conforme definido pelas equações da hidrodinâmica.
Imagine um fluxo de mel, depois um fluxo de água. "A água flui muito mais facilmente que o mel, e o novo líquido que criamos parece fluir muito mais facilmente que a água", disse Wit Busza, líder da equipe do MIT e professor de Física Francis Friedman. Outros professores do MIT envolvidos no trabalho são o professor Bolek Wyslouch e o professor associado Gunther Roland, ambos de física.
Busza observa que os resultados não descartam a existência de uma forma de matéria semelhante a gás em algum momento do universo jovem, mas os dados sugerem “algo diferente, e talvez ainda mais interessante, nas densidades de energia mais baixas criadas no RHIC. (Relativistic Heavy Ion Collider). ”
A pesquisa também levou a várias outras surpresas. Por exemplo, "há uma elegância que vemos nos dados que não se reflete em nosso entendimento teórico - ainda", disse Roland.
Nascimento do universo
Cerca de dez milionésimos de segundo após o Big Bang, os físicos acreditam que o universo era composto por um gás de objetos, quarks e glúons que interagem fracamente, que acabariam se juntando para formar núcleos atômicos e matéria como a conhecemos.
Então, nos últimos 25 anos, os cientistas têm trabalhado para recriar esse gás, ou plasma de quarks e glúons, construindo destruidores de átomos cada vez maiores. "A idéia é acelerar os núcleos quase à velocidade da luz e depois colidir de frente", disse Busza. "Sob essas condições, espera-se que o plasma se forme." Os resultados atuais foram alcançados no Relativistic Heavy Ion Collider, localizado no Laboratório Nacional Brookhaven do DOE.
O RHIC acelera os núcleos de ouro em um tubo circular com cerca de 2 quilômetros de diâmetro. Em quatro lugares, os núcleos colidem e, nesses locais, equipes de cientistas construíram detectores para coletar os dados. Os quatro instrumentos - STAR, PHENIX, PHOBOS e BRAHMS - variam em suas abordagens para rastrear e analisar o comportamento das partículas. O trabalho relatado na reunião da APS resume os três primeiros anos de resultados do RHIC dos quatro dispositivos. Os trabalhos de cada equipe também serão publicados simultaneamente em uma edição futura da revista Nuclear Physics A.
O MIT é a instituição líder do PHOBOS, uma colaboração entre os Estados Unidos, Polônia e Taiwan. "Somos muito pequenos", disse Busza, que desenvolveu o conceito para o dispositivo. “A STAR e a PHENIX custam cerca de US $ 100 milhões e têm cerca de 400 funcionários. Custamos menos de US $ 10 milhões e temos cerca de 50 pessoas ”, afirmou. (BRAHMS também é pequeno.)
No entanto, a equipe do PHOBOS obteve os primeiros resultados da física de três das cinco execuções experimentais do RHIC e empatou em primeiro em uma quarta. (A quinta execução ainda está sendo analisada.)
Em uma dessas corridas, a equipe coletou os dados, analisou-os e enviou um artigo sobre o trabalho em cinco semanas. "Isso é inédito na física de alta energia", disse Busza, que credita a Roland a rápida reviravolta. "Ele foi a pessoa que conseguiu extrair a física dos dados."
Qual é o próximo?
Embora os detectores RHIC maiores continuem a coletar dados, o PHOBOS foi retirado. "De uma perspectiva de custo-benefício, sentimos que extraímos o máximo de conhecimento possível de um experimento tão pequeno", disse Busza.
Portanto, a equipe agora está olhando para o futuro. Os membros esperam continuar seus estudos no sucessor do RHIC, o Large Hadron Collider (LHC) sendo construído na Europa. Essa instalação terá 30 vezes a energia de colisão do RHIC, o que aproximará os cientistas das condições no nascimento do universo. "No LHC, testaremos o que achamos que aprendemos com o RHIC", disse Busza. "Também esperamos novas surpresas, talvez surpresas ainda maiores", concluiu.
A equipe de pesquisa do MIT atualmente envolvida no PHOBOS é Maarten Ballintijn, Piotr Kulinich, Christof Roland, George Stephans, Robin Verdier, Gerrit vanNieuwenhuizen e Constantin Loizides. Seis estudantes de pós-graduação também estão na equipe; a pesquisa já resultou em cinco teses, com duas a caminho.
Fonte original: Comunicado de imprensa do MIT
