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Hasta ahora los físicos trataban de buscar el estado de la materia de los primeros instantes del Universo haciendo colisionar iones pesados en aceleradores tan potentes como el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), en Brookhaven (EE UU), y el Super Proton Synchrotron del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), pero pronto lo harán en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), alcanzando energías 30 veces superiores a las del RHIC. Un investigador español acaba de publicar en el Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics las predicciones del programa de iones pesados del LHC.
El autor del trabajo, Nestor Armesto, del Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE) de la Universidad de Santiago de Compostela, explica a SINC que las colisiones entre iones pesados a muy altas energías “son la forma de crear, en el laboratorio, materia de alta densidad en regiones relativamente grandes a escala subatómica”. Según los científicos esta materia de alta densidad puede encontrarse en la forma de un nuevo estado de la materia: el plasma de quarks y gluones (que “unen” a los quarks), un estado en el que se pudo encontrar el Universo unos microsegundos después del Big Bang.
En el artículo se recopilan las predicciones para el programa de colisiones de iones pesados en el LHC disponibles hasta febrero de 2008. Armesto resume el estudio en tres predicciones, relacionándolas con los resultados obtenidos en el RHIC y su interpretación estándar en términos de las propiedades de la materia creada en las colisiones.
La primera predicción hace referencia a que la multiplicidad de partículas producidas se prevé mucho menor a la esperada en modelos anteriores a los datos de RHIC, “correspondiendo a un grado de coherencia muy alto en el que cada colisión entre los protones o neutrones que forman los núcleos no contribuye de forma independiente a la producción de partículas, sino de modo colectivo”.
La segunda indica que la anisotropía (cualidad de un medio, generalmente cristalino, en el que alguna propiedad física depende de la dirección de un agente) en la producción de partículas en el plano perpendicular al eje de la colisión se predice que sea menor o del mismo orden en el LHC. Esta anisotropía ya ha sido observada en el RHIC e interpretada en términos de que la materia producida se comporta colectivamente como un líquido de muy baja viscosidad.
Por otra parte, la tercera predicción señala que el déficit de partículas muy energéticas respecto al número esperado (observado en el RHIC e interpretado como la producción de materia muy opaca a este tipo de partículas) se espera del mismo orden o menor en el LHC, de acuerdo con la mayoría de los modelos existentes.
Armesto confía en que los primeros datos procedentes del LHC ayuden a clarificar estas cuestiones, además de permitir establecer las propiedades del estado de la materia creado en las colisiones, “contribuyendo a conocer mejor las interacciones fundamentales de la materia y el origen del Universo”.
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Referencia bibliográfica:
Néstor Armesto. “Predictions for the LHC: an overview”. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 35 (2008) 104042 (8pp)
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