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Una de las primeras colisiones de iones de plomos grabada por el detector ALICE el 8 de noviembre de 2010. Créditos: CERN. |
Ambas medidas sirven para descartar algunas teorÃas sobre el comportamiento del universo en su nivel más fundamental, a pesar de que estan basadas en una muestra relativamente pequeña de colisiones recopiladas en los primeros dÃas de funcionamiento del LHC empleando haces de iones de plomo.
En la primera medida, los cientÃficos contaron las partÃculas cargadas que se produjeron a partir de unos pocos miles de las colisiones de iones de plomo más directas – aquellas en las que los núcleos de plomo impactaban entre sà de manera frontal. El resultado demostró que se generaron, aproximadamente, 18 000 partÃculas a partir de las colisiones de iones de plomo, lo que es unas 2,2 veces más que lo producido en colisiones similares de iones de oro en el RHIC del Laboratorio Nacional Brookhaven.
Con las colisiones de iones de plomo en el LHC teniendo lugar a más de 13 veces la energÃa de las colisiones de iones de oro del RHIC, predecir un gran incremento en el número de partÃculas producidas parecerÃa algo absurdo. Sorprendentemente, no obstante, se cumple lo contrario. La mayorÃa de teorÃas predicen un número más bajo de lo medido por ALICE, debido a una extraña propiedad del mundo de los quarks y gluones, las partÃculas fundamentales que forman un núcleo de plomo.
“Imagina que tienes una lente de aumento lo bastante potente para ser capaz de ver un núcleo de plomo”, explica John Harris, de la Universidad de Yale, miembro del experimento ALICE. “Cuando miras al núcleo con un aumento menor, verás tres quarks y unos pocos gluones. Conforme subes el aumento, verás el mismo número de quarks, pero más gluones. Cuando colisionamos a las altas energÃas del LHC, estamos estudiando tamaños y distancias más pequeñas como con la lente de aumento, y allà los gluones desempeñarán un gran papel en lo que suceda”.
Entre los teóricos que trabajan para describir lo que sucede en estas colisiones, una escuela de pensamiento dice que habÃa un lÃmite superior a cuántos gluones podrÃan empaquetarse en un área dada. Por lo que en algún punto, el número de gluones que interactúan – colisionan – entre sà estarÃa saturado, y no se producirÃan más partÃculas. Pero las medidas publicadas hoy por ALICE demuestran que, si tal lÃmite existe, aún no se ha alcanzado en el LHC.
En la segunda medida, los cientÃficos de ALICE observaron eventos donde los núcleos de plomo no colisionan frontalmente, sino que impactaban ligeramente descentrados. Usando el detector ALICE para medir las propiedades de las partÃculas emitidas desde estas colisiones, los cientÃficos midieron cómo se creaba el sistema cuando los dos núcleos en colisión – el plasma de quark-gluón – fluyen.
El tipo de flujo, llamado elÃptico, también ha sido medido en el RHIC y está relacionado con la fuerza de la interacción entre quarks y gluones con los núcleos. Las medidas del flujo elÃptico en los experimentos del RHIC llevaron a hallazgos sorprendentes sobre que el plasma de quark-gluón se formaba cuando dos núcleos de oro que colisionaban parecÃan fluir como un lÃquido “casi perfecto”, casi sin viscosidad.
“Lo importante sobre cualquier fluido es su viscosidad – su resistencia a fluir”, agrega el cientÃfico de ALICE Peter Jacobs, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. “Si las partÃculas del fluido tienen una alta probabilidad de interactuar entre sÃ, el fluido tiene una viscosidad baja, y viceversa. En el RHIC vimos que un modelo con una viscosidad muy baja parece describir muy bien el flujo elÃptico medido”.
La nueva medida de ALICE demuestra que el flujo elÃptico en las colisiones del LHC es mayor que el del RHIC, pero Jacobs advierte que es demasiado pronto para traducir esa medida a una afirmación sobre la viscosidad del plasma de quark-gluón formado en el LHC.
“Nuestra medida del flujo elÃptico es final, pero tendrá un gran debate entre los teóricos antes de que sepamos qué significa en términos de viscosidad”, añade.
Pero hay algo que ya sabemos – se han descartado un número de teorÃas que predecÃan que el plasma de quark-gluón creado en el LHC fluirÃa de manera más similar a un gas.
“Podemos decir definitivamente que fluye como un lÃquido”, señala Harris.
Referencia:
- Katie Yurkewicz, "ALICE experiment announces first results from LHC’s lead-ion collisions", Symmetry Breaking.
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