Um passo mais próximo das condições do Big Bang?

Mais estudos são necessários para confirmar as últimas descobertas da Large Hadron Collider, relatados pelos físicos do CERN na semana passada.

Colisões próton-próton no Large Hadron Collider produzir centenas de partículas. Algumas dessas partículas formam pares que apresentam uma correlação inesperado.
Imagem: CERN

Desde dezembro, o Large Hadron Collider (LHC) foi chocará partículas entre si a nível de energia recorde. Físicos esperam que essas colisões de alta energia podem replicar as condições de visto imediatamente após o Big Bang, lançando luz sobre como o nosso universo veio a ser. Agora, os dados das colisões que ocorreram em julho sugere que o LHC pode ter deram um passo em direção a esse objetivo.

A descoberta, que foi submetido ao Journal of High Energy Physics, vem de colisões próton-próton, que ocorreu no LHC, em julho, cada um dos quais produzidos 100 ou mais partículas carregadas. Um dos dois grandes detectores de propósito geral, no LHC, o Compact Muon Solenoid CMS) experimento (medido o caminho que cada uma dessas partículas deu após a colisão.

Os físicos CMS observado um fenômeno novo e surpreendente em alguns pares dessas partículas: Eles parecem estar associadas em conjunto no momento da colisão. Ou seja, quando alguns pares de partículas voam longe um do outro após a colisão, as suas direcções respectivas parecem estar correlacionados. Tais correlações entre partículas que se afastam umas das outras em velocidade próxima à da luz, não tinha sido visto antes em colisões de prótons.

"Assim que a medida veio - em primeiro lugar dentro do experimento e depois apresentado publicamente - houve muita discussão sobre a possível explicação", diz Gunther Roland, um físico no grupo de íons pesados do MIT, que foi um dos líderes da a análise dos dados, juntamente com o MIT associado postdoctoral Li Wei.

Algumas das explicações propostas são baseadas em efeitos sutis na dispersão dos quarks que compõem os prótons em colisão, que não pode ser descrito pelos modelos atuais dessas interações. Outros supõem que o efeito é o resultado da alta densidade de partículas nos estágios iniciais da colisão, diz Roland, um professor associado de física no MIT.

No Relativistic Heavy Ion Collider no Brookhaven National Laboratory, os físicos têm observado fenômenos semelhantes seguintes colisões de partículas mais pesadas, como o cobre e os íons de ouro. Uma explicação para a observação em Brookhaven é que os quarks e os glúons foram forçados a ficar juntos em tão altas densidades de que eles foram libertados, tornando-se plasma de quarks-glúons - a sopa quente de partículas elementares que existiu por alguns milionésimos de segundo depois do Big Bang e que, posteriormente, resfriado e formado de prótons e nêutrons, os blocos de construção da matéria.

Nos próximos meses, os físicos pretendem aumentar a intensidade dos feixes de prótons do LHC, proporcionando pelo menos 100 vezes mais dados que podem ser usadas para estudar este fenômeno. Eles também planejam executar feixes de íons pesados, como chumbo. Com base nestes estudos, será possível eliminar muitas das explicações propostas e estudar se os efeitos de próton-próton e as colisões de íons pesados são relacionados.