Como foi o universo logo após o Big Bang? Os cosmologistas investigam a física básica durante os primeiros tempos usando aceleradores de partículas. O maior do mundo é o Large Hadron Collider no CERN, um túnel de 17 milhas (27 km) de circunferência, subterrâneo sob a fronteira da França e da Suíça. Em 31 de maio de 2021, os pesquisadores disseram que usaram o Grande Colisor de Hádrons para investigar um tipo específico de plasma presente durante o primeiro milionésimo de segundo – também conhecido como o primeiro microssegundo, ou 0,000001 segundo – do Big Bang. Eles disseram que este plasma foi a primeira matéria a estar presente em nosso universo. E, eles disseram, tinha propriedades de líquido.
A revista Physics Letters B, revisada por pares, publicou este novo trabalho online em sua edição de 10 de julho de 2021. You Zhou, junto com sua aluna Zuzana Moravcova, ambos do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhagen, executou o trabalho.
Plasma quark-gluon
Os plasmas são às vezes chamados de quarto estado da matéria, depois de sólidos, líquidos e gases. O plasma no universo mais antigo é denominado plasma de quark-gluon (QGP).
Pesquisadores modernos acreditam que ele esteve presente no primeiro 0,000001 segundo do Big Bang.
Portanto, imagine o estado da matéria em nosso universo em expansão nos dias de hoje. Em seguida, “execute o filme de trás para frente” em sua mente, imaginando todas as galáxias ficando cada vez mais próximas enquanto olhamos para trás no tempo. Você pode ver que, durante o primeiro microssegundo do Big Bang, tudo o que sabemos foi reduzido a um volume inconcebivelmente pequeno.
E talvez você também veja que aqueles primeiros microssegundos de nosso universo foram incrivelmente quentes e densos. É nesta época que encontramos o plasma quark-gluon. O vídeo abaixo, de Don Lincoln do Fermilab, tem mais a dizer sobre este plasma em particular.
Continue lendo para saber o que os cientistas do Instituto Niels Bohr aprenderam sobre ele.
O primeiro microssegundo do nosso universo
O plasma quark-gluon (QGP) – presente no primeiro 0,000001 segundo do Big Bang – não durou muito. Após aqueles primeiros momentos, ele desapareceu à medida que o universo se expandiu, tornando-se menos quente e menos denso. É um triunfo da ciência moderna que os cientistas possam estudar a física desse plasma usando o Grande Colisor de Hádrons. O físico de partículas You Zhou explicou:
Estudamos uma substância chamada plasma de quark-gluon que era a única matéria que existia durante o primeiro microssegundo do Big Bang. Nossos resultados nos contam uma história única de como o plasma evoluiu no estágio inicial do universo.
Primeiro, o plasma que consistia em quarks e glúons foi separado pela expansão quente do universo. Então, os pedaços de quark se transformaram nos chamados hádrons. Um hadrão com três quarks forma um próton, que faz parte [dos núcleos dos átomos].
Esses núcleos são os blocos de construção que constituem a Terra, nós mesmos e o universo que nos rodeia.
Ele explicou como o Grande Colisor de Hádrons no CERN permitiu aos pesquisadores recriar esta primeira matéria na história e rastrear o que aconteceu com ela:
O colisor esmaga íons do plasma com grande velocidade, quase como a velocidade da luz [186.000 milhas por segundo, ou 300.000 km por segundo]. Isso nos torna capazes de ver como o QGP evoluiu de ser sua própria matéria para os núcleos dos átomos e os blocos de construção da vida.
Uma forma de líquido para a matéria mais antiga
Esta equipe de cientistas desenvolveu um algoritmo que mostrou como o QGP se expandiu com o passar dos microssegundos e o universo como um todo se expandiu. Seus resultados mostraram que o QGP costumava ter uma forma líquida. Os cientistas disseram que:
– Distingue-se de outros assuntos por mudar constantemente sua forma ao longo do tempo.
Zhou comentou:
Por muito tempo, os pesquisadores pensaram que o plasma era uma forma de gás, mas nossa análise confirma a última medição do marco, onde o Colisor de Hádrons mostrou que o QGP era fluente e tinha uma textura macia e lisa como água.
Os novos detalhes que fornecemos são que o plasma mudou de forma ao longo do tempo, o que é bastante surpreendente e diferente de qualquer outro assunto que conhecemos e que esperaríamos.
Ele comentou que, embora esse novo trabalho possa parecer um pequeno detalhe, ele traz os cientistas um passo mais perto de resolver o quebra-cabeça do Big Bang e de como o universo se desenvolveu em seu primeiro microssegundo.
Publicado em 16/06/2021 17h27
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