O Grande Colisor de Hádrons recriou, pela primeira vez, as condições logo após o Big Bang.

O Grande Colisor de Hádrons (LHC), na fronteira entre a Suíça e a França, oferece a visão mais profunda do mundo sobre a matéria. A energia do LHC permite que as partículas colidam umas com as outras, decompondo-as em componentes menores que formam os átomos e seus núcleos. Em certa medida, isso nos permite recriar as condições logo após o Big Bang, mas durante a existência dos prótons que colidem no LHC. Um novo experimento nos permitiu observar ainda mais profundamente.

Detector ALICE. Fonte da imagem: CERN

Uma fração minúscula de segundo após o Big Bang, o plasma de quarks e glúons surgiu em nosso Universo. Ele permaneceu nesse estado por 10–20 μs, uma “sopa” de partículas subatômicas e suas interações, após o que esfriou e começou a formar prótons e matéria comum. A energia do LHC é insuficiente para criar um plasma de quarks e glúons completo, mas permite a criação de seus rudimentos, especialmente após o aumento de seu brilho (outra atualização). No entanto, isso requer a colisão de átomos de matéria, não de prótons — estes possuem o material necessário para “cozinhar a sopa de quarks”.

Como observação adicional, notamos que um avanço na reprodução do plasma de quarks e glúons provavelmente ocorrerá no mais novo colisor russo, o NICA, que iniciou seus experimentos em 2025. Este colisor colide íons — átomos carregados — porque foi projetado especificamente para estudar esse estado da matéria e reproduzir os primeiros momentos após o Big Bang.

Em experimentos no LHC, cientistas colidiram prótons com átomos de chumbo e, finalmente, para o detector ALICE, realizaram um experimento com átomos de ferro. Os primeiros sinais da formação de plasma de quarks e glúons foram detectados em experimentos com prótons e átomos de chumbo, embora as energias dessas colisões fossem muito baixas para se obter um conjunto completo de dados.

Uma descoberta fundamental no experimento de colisão com átomos de ferro foi a observação de um fluxo anisotrópico — uma fuga direcionada (preferencial) de partículas da zona de colisão. Os cientistas descobriram que os bárions (partículas compostas por três quarks) exibem um fluxo mais forte.do que mésons (partículas compostas por dois quarks). Os pesquisadores atribuíram esse fenômeno à maior fluidez da “sopa” no caso de partículas compostas por três quarks — simplesmente há mais delas.

Por fim, o experimento mostrou que o plasma de quarks e glúons pode se formar em colisões de baixa energia, um fenômeno anteriormente questionado. Isso pode não fornecer um quadro completo do que aconteceu imediatamente após o Big Bang em condições ambientais semelhantes, mas certamente revelará padrões e ajudará a compreender melhor o que ocorreu momentos após o nascimento do nosso Universo.