Estudiando una nueva clase de materia
(NC&T) Los científicos buscan evidencias de que un acelerador de partículas en el Laboratorio Nacional de Brookhaven ha creado una forma nueva de materia nunca vista desde la Gran Explosión en la que nació el universo. Y, ávidos por estudiar sus propiedades, han empezado a usar una nueva sonda experimental: las colisiones entre dos haces de iones de cobre.
Se espera que el uso de estos núcleos de tamaño intermedio conduzca a una densidad de energía intermedia, no tan alta como en experimentos anteriores de colisiones de dos haces de iones de oro en el Acelerador de Colisión de Iones Pesados Relativistas (RHIC), pero más que la producida en el choque de un haz de iones de oro con deuterones mucho más ligeros.
Para entender completamente los fenómenos que se observan en el RHIC, conviene mirar lo que pasa en un determinado rango de tamaño y magnitudes de energías de colisión. Así resume el propósito de los nuevos experimentos Samuel Aronson, jefe del Departamento de Física de Brookhaven y experimentador en el RHIC.
Los científicos del RHIC están de acuerdo en que las colisiones oro-oro han producido datos muy intrigantes que indican la presencia de una forma nueva de materia, más caliente y más densa que cualquier cosa alguna vez producida en un laboratorio. Además, datos de las colisiones de núcleos de oro con deuterones confirman que la materia densa y caliente que los científicos están viendo se produce en las propias colisiones; o sea, no es una propiedad intrínseca de los iones de oro, porque no se observa en las colisiones del oro con los deuterones.
 | | (Samuel Aronson.) ((Foto: LBNL)) |
"Los experimentos con cobre proporcionarán otro medio de control o base para la comparación, y eso nos ayudará a entender cómo los nuevos fenómenos que observamos pueden ser producidos, y en qué condiciones", explica Aronson.
Al mismo tiempo, los científicos del RHIC analizan todavía más de un millón de gigabytes de información obtenida desde que el RHIC comenzó las colisiones en junio del 2000, mucha de ésta proveniente de los experimentos oro-oro más recientes realizados en el 2004. Estos datos deben ayudar a los científicos a describir con más detalle las propiedades de la forma nueva de materia que está siendo observada en las colisiones oro-oro, y quizás establecer criterios acerca del mejor modo de caracterizarla.
Construido sobre los cimientos de una cadena preexistente de aceleradores en el Laboratorio de Brookhaven, el RHIC consiste actualmente en dos aceleradores circulares de casi cuatro kilómetros de perímetro, capaces de acelerar iones pesados hasta casi la velocidad de la luz y crear colisiones entre estas partículas para ayudar a investigar la naturaleza fundamental de la materia. A través de sus colisiones de iones de oro, el RHIC se diseñó para reproducir las condiciones densas y calientes del universo en sus primeros momentos, etapa en la que se postula que los componentes internos de los protones y neutrones -conocidos como quarks- y los gluones que mantienen unidos los quarks en la materia ordinaria, existirían libres (durante un fugaz momento) de su confinamiento normal dentro de ellos.
En otras palabras, se ha predicho que la energía de las colisiones sería suficiente para "fundir" los protones y neutrones y producir una "sopa" caliente de quarks y gluones libres, duplicando el plasma de quarks y gluones. Analizando lo que pasa en estas colisiones a través del uso de cuatro detectores sofisticados (BRAHMS, PHENIX, PHOBOS y STAR), mil investigadores de todo el mundo exploran los fragmentos más pequeños y fundamentales de la materia y cómo interactúan.
Hasta la fecha, algunas de las cosas que han sido observadas en el RHIC encajan con lo que se esperaba del plasma de quarks-gluones, pero algunos de los hallazgos no lo hacen. Por eso ha habido considerable debate sobre si la materia caliente y densa creada en el RHIC es de hecho el plasma de quarks-gluones postulado, o quizás algo aún más interesante.
Datos ya en mano muestran que los quarks en la forma nueva de materia parecen interactuar recíprocamente de modo bastante fuerte unos con otros y con los gluones circundantes, en lugar de flotar libremente en la "sopa" como había predicho la teoría del plasma de quarks-gluones. Muchos físicos empiezan a usar el término "plasma de quarks-gluones fuertemente interactivo", o SQGP, para facilitar la comprensión de este estado.
"Los hallazgos de las colisiones cobre-cobre proporcionarán algunas respuestas nuevas, y quizás algunas preguntas adicionales, a medida que nos movemos segura y establemente desde el descubrimiento hasta la caracterización plena de la nueva forma de materia nuclear", ha señalado Thomas Kirk, Director del Laboratorio Asociado de Brookhaven para la Física Nuclear y de las Altas Energías.
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