Um artigo publicado recentemente no The Scientific Journal Journal of High Energy Physics Ele relata que um novo detector de partículas passou por um teste decisivo e provou estar pronto para investigar o “plasma de quarks e gluoons” – um estado exótico de matéria que existia logo após o Big Bang.
So -chamado sphenix (Acrônimo para “Super Experiência Pioneer de Interação Nuclear de alta energia”), o detector faz parte do Collier relativista de íons pesados (RHIC), que fica no Laboratório Nacional de Brookhaven em Nova York, EUA.
Atualmente, o RHIC é o segundo acelerador de partículas mais poderoso do mundo, por trás apenas do grande Hadrons Collier (LHC), operado na Europa. Nessas instalações, íons dourados e prótons são liberados em colisões em velocidades próximas à da luz.
Esses choques violentos recriam o plasma de quarks e gluoons, uma espécie de “sopa primordial” formada por partículas fundamentais. Esse estado aparece apenas em temperaturas e pressões inimagináveis, trilhões de vezes maiores do que os encontrados no sol. Quando surge, o plasma não se comporta como um conjunto de partículas soltas, mas como um fluido perfeito, no qual tudo se move coordenado.
O interesse dos cientistas é entender como, ao resfriar, esse plasma deu origem a prótons e nêutrons, os blocos básicos de tudo o que existe. Em outras palavras, ao estudar esse estado efêmero, os pesquisadores podem recriar as condições dos primeiros microssegundos em laboratório. É como abrir uma janela para a infância do cosmos, um período impossível a ser observado diretamente.
O teste garante operação precisa do detector de partículas
De acordo com um comunicação Do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), para garantir que estivesse pronto, a Sphenix passou pelo teste de “vela padrão” tão chamado usado para medir a precisão dos detectores de partículas. Neste procedimento, o equipamento precisa registrar quantidades conhecidas e comparar os resultados com os valores de referência. O sucesso do teste confirmou que o detector está calibrado para começar a coletar dados científicos de maneira confiável.
“Isso mostra que o detector funciona como deveria”, disse Gunther Roland, professor de física do MIT, membro de Colaboração sphenix (que reúne mais de 300 cientistas de várias instituições ao redor do mundo). “É como se você enviasse um novo telescópio para o espaço depois de passar 10 anos construindo -o e tirou a primeira foto. Não é necessariamente a foto de algo completamente novo, mas prova que agora está pronto para começar a fazer uma nova ciência”.
Segundo Roland, os primeiros resultados foram encorajadores. Sphenix conseguiu medir a quantidade e a energia das partículas liberadas em colisões entre íons dourados. Ele também distinguiu o que acontece em choques da frente, quando os núcleos estão na frente e em colisões rasas, quando o contato é parcial. Em colisões diretas, 10 vezes mais partículas foram geradas com energia 10 vezes maior.
Leia mais:
Quais são as “cinzas” do big bang
Apesar desses avanços, o plasma de quarks e gluon não pode ser observado diretamente. Dura apenas um sexilionesimo de um segundo antes de esfriar e se tornar novamente em prótons e nêutrons. Portanto, os físicos falam em analisar as “cinzas” de Big Bang: partículas resultantes da rápida decomposição plasmática. A função do sfenix é registrar esses fragmentos e, a partir deles, reconstruir as propriedades desse estado extremo da matéria.
O detector também impressiona com tamanho e tecnologia. Com dimensões equivalentes a uma casa de dois andares e pesando cerca de mil toneladas, a Sphenix substitui o antigo detector de Phenix (experimento pioneiro de interação nuclear de alta energia). Ele é capaz de gravar até 15.000 colisões por segundo, atuando como uma enorme câmera 3D que acompanha o movimento das partículas e suas trajetórias.
Segundo os pesquisadores, esse desempenho só é possível graças aos avanços acumulados em mais de 25 anos de operação RHIC. Sphenix reúne sensores modernos e sistemas de leitura ultra -rare, capazes de detectar fenômenos muito raros, que acontecem apenas uma vez a cada bilhão de colisões. Essas ocorrências podem revelar novos detalhes sobre como as partículas interagem em ambientes de densidade extrema.
Realizado no final de 2024, o teste de certificação abriu o caminho para os próximos experimentos. Mais do que validar a tecnologia, o Sphenix agora se torna a principal ferramenta do RHIC para investigar como o assunto se comporta em condições extremas – uma etapa essencial para aproximar a física atual das origens do universo.