Novas evidências sugerem que os prótons e nêutrons passam por uma transição de fase de “primeira ordem” – uma espécie de mudança de temperatura para e vai – quando “derretem”. Isso é semelhante a como o gelo derrete: a energia primeiro aumenta a temperatura e, em seguida, durante a transição, a temperatura permanece estável enquanto a energia transforma um sólido em um líquido. Somente quando todas as moléculas são líquidas a temperatura pode aumentar novamente. Com prótons e nêutrons, o estado derretido é uma sopa de quarks e glúons. Os cientistas que estudam este plasma de quark-gluon (QGP) no Colisor de íons pesados relativísticos (RHIC) veem sinais dessa transição para e vai. Os dados mais recentes, de colisões de baixa energia, adicionam um novo suporte para esse padrão.
Por mais de 35 anos, os teóricos previram assinaturas que os cientistas podem procurar como evidência de uma mudança de fase de primeira ordem no QGP. Mas encontrar essas assinaturas requer estudar QGP em uma ampla gama de energias e mapear características-chave em pequenas partículas que desaparecem um mero bilionésimo de um trilionésimo de segundo depois de se formarem. Graças à flexibilidade do RHIC e à sofisticação do detector STAR (Solenoidal Tracker at RHIC), os cientistas finalmente têm as medições necessárias em mãos.
RHIC, uma instalação de usuário do Departamento de Energia (DOE) Office of Science, foi construída em parte para estudar como a matéria nuclear transita para uma sopa de quarks e glúons livres. RHIC acelera e colide os núcleos dos átomos de ouro em diferentes energias para estudar como eles se fundem para formar este QGP. Observar uma queda na pressão e uma vida útil mais longa do QGP durante a transição seria análogo à temperatura da água que se mantém estável enquanto congela ou derrete – um sinal de uma transição de fase de primeira ordem.
Os físicos do STAR procuraram por esses sinais medindo a deflexão lateral das partículas (uma queda de pressão diminuiria esse “fluxo”) e o tamanho do sistema criado (sistemas de vida mais longa pareceriam maiores em uma dimensão). A medição dessas pequenas mudanças de tamanho exigia o uso de partículas com comprimento de onda menor que um femtômetro – mais de um bilhão de vezes menor que a largura de um cabelo humano. A geração de colisões com a energia mais baixa para este estudo exigiu executar o RHIC com um feixe de partículas colidindo com uma folha de ouro estacionária dentro do detector STAR. Os dados dessas colisões de “alvo fixo” de energia mais baixa estendem a faixa de energia e se alinham com os padrões previstos há muito tempo teorizados para ocorrer em uma transição de fase de primeira ordem. Os cientistas ainda estão coletando e processando dados de uma varredura mais detalhada para entender as características adicionais da transição de fase em diferentes energias de colisão.
Publicado em 09/09/2021 09h26
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