El primer microsegundo del Big Bang

Una animación que muestra una explosión que se mueve hacia afuera con líneas radiales que se convierten en manchas multicolores.

Concepto artístico del Big Bang, a través deScitechdaily.com.


¿Cómo era el universo justo después de laBig Bang? Los cosmólogos investigan la física básica durante esa primera época utilizandoaceleradores de partículas. El más grande del mundo es elGran Colisionador de HadronesaCERN, un túnel de 17 millas (27 km) de circunferencia, profundamente subterráneo debajo de la frontera de Francia y Suiza. El 31 de mayo de 2021, los investigadores dijeron que utilizaron el Gran Colisionador de Hadrones para investigar un tipo específico deplasmapresente durante la primera millonésima de segundo, también conocida como la primeramicrosegundo, o 0.000001 segundo - del Big Bang. Dijeron que este plasma era elprimer asuntoestar siempre presente en nuestro universo. Y, dijeron, teníapropiedades de tipo líquido.

losrevisado por paresdiarioLetras de física Btienepublicadoeste nuevo trabajo en línea para su edición del 10 de julio de 2021.Tu zhou, junto con su alumnoZuzana Moravcova, ambos en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, realizaron el trabajo.


Plasma de quark-gluón

Los plasmas a veces se denominancuarto estado de la materiadespués de sólidos, líquidos y gases. El plasma en el universo más antiguo se llamaplasma de quarks-gluones(QGP).

Los investigadores modernos creen que estuvo presente en el primer 0.000001 segundo del Big Bang.

Así que imagina el estado de la materia en nuestro presenteuniverso en expansión. Luego, 'recorre la película al revés' en tu mente, imaginando que todas las galaxias se acercan cada vez más mientras miramos hacia atrás en el tiempo. Puede ver que, durante el primer microsegundo del Big Bang, todo lo que conocemos fue aplastado en un volumen inconcebiblemente pequeño.

Y quizás también verá que esos primeros microsegundos de nuestro universo fueron increíblemente calientes y densos. Es en esta época más temprana que encontramos el plasma de quarks-gluones. El siguiente video, de Fermilab'sDon Lincoln, tiene más que decir sobre este plasma en particular.




Siga leyendo para conocer lo que los científicos del Instituto Niels Bohr aprendieron al respecto.

El primer microsegundo de nuestro universo

El plasma de quark-gluón (QGP), presente en los primeros 0.000001 segundos del Big Bang, no permaneció mucho tiempo. Después de esos primeros momentos, desapareció a medida que el universo se expandía, volviéndose menos caliente y menos denso. Es un triunfo de la ciencia moderna que los científicos puedan estudiar la física de este plasma utilizando el Gran Colisionador de Hadrones. El físico de partículas You Zhou explicó:

Hemos estudiado una sustancia llamada plasma de quarks-gluones que fue la única materia que existió durante el primer microsegundo del Big Bang. Nuestros resultados nos cuentan una historia única de cómo evolucionó el plasma en la etapa inicial del universo.


Primero el plasma que consistía enquarksygluonesfue separada por la expansión caliente del universo. Luego, las piezas de quark se reformaron en los llamadoshadrones. Un hadrón con tres quarks forma un protón, que es parte de [los núcleos de los átomos].

Estos núcleos son los bloques de construcción que constituyen la Tierra, nosotros mismos y el universo que nos rodea.

Explicó cómo el Gran Colisionador de Hadrones del CERN permitió a los investigadores recrear este primer asunto de la historia y rastrear lo que le sucedió:

El colisionador aplasta los iones del plasma con gran velocidad, casi como la velocidad de la luz [186.000 millas por segundo, o 300.000 km por segundo]. Esto nos permite ver cómo evolucionó el QGP de ser su propia materia a los núcleos de los átomos y los componentes básicos de la vida.


Diagrama largo en forma de cono con explosión en el extremo estrecho y galaxias formándose hacia el otro extremo, con etiquetas.

Una ilustración de la expansión del universo, a través deScitechdaily.com.

Una forma líquida para la materia más antigua.

Este equipo de científicos desarrolló unalgoritmoeso mostró cómo el QGP se expandió a medida que pasaban los microsegundos y el universo en su conjunto se expandía. Sus resultados mostraron que el QGP solía tener unforma líquida. Los científicos dijeron que:

… Se distingue de otras materias cambiando constantemente de forma con el tiempo.

Zhou comentó:

Durante mucho tiempo, los investigadores pensaron que el plasma era una forma de gas, pero nuestro análisis confirma la última medición histórica, donde el Colisionador de Hadrones mostró que QGP era fluido y tenía una textura suave como el agua.

El nuevo detalle que brindamos es que el plasma ha ido cambiando de forma con el tiempo, lo cual es bastante sorprendente y diferente a cualquier otro asunto que conozcamos y que hubiéramos esperado.

Comentó que, aunque este nuevo trabajo pueda parecer un pequeño detalle, acerca a los científicos un paso más hacia la solución del rompecabezas del Big Bang y de cómo se desarrolló el universo en su primer microsegundo.

Hombre de pelo negro con abrigo deportivo, sin corbata, gafas.

El físico de partículas You Zhou. Imagen a través delInstituto Niels Bohren la Universidad de Copenhague.

Sonriente a mujer joven con pelo largo rojo y gafas.

Zuzana Moravcovaes un doctorado en física experimental de partículas en el Instituto Niels Bohr. Imagen a través delUniversidad de Copenhague.

En pocas palabras: utilizando datos producidos por el Gran Colisionador de Hadrones, los científicos dicen que en el primer microsegundo de quark-gluón del Big Bang, el plasma tomó la forma de un líquido.

Fuente: Mediciones de acumulados armónicos mixtos en colisiones Pb – Pb a √sNN = 5.02 TeV

Vía Scitechdaily