Ni siquiera fue un parpadeo. Una millonésima de segundo después del Big Bang, un plasma altamente denso y caliente inundó todo. Se trataba de la forma en la que, de acuerdo con los científicos, se encontraba el universo en sus primeros instantes, y posteriormente se expandió. Se calcula que esta Gran Explosión sucedió hace aproximadamente 14 mil millones de años.

Desde hace miles de años, el ser humano se ha preguntado en torno a los orígenes del universo, sobre la naturaleza de la materia oscura, de la posibilidad de que existan más dimensiones o los porqués de que la antimateria haya desaparecido dejando un universo hecho de materia, entre otras interrogantes.

Los expertos –incluidos varios mexicanos– que colaboran en el experimento A Large Ion Collider Experiment (Alice), que forma parte del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), obtuvieron recientemente un resultado relevante. Se trata de un descubrimiento en el que por primera vez se recrea un plasma de quarks y gluones, estado de la materia en el que, se dice, se encontraba el universo 10 microsegundos después del Big Bang. Esto gracias al choque de protones de muy alta energía.

Los resultados del experimento se reportan en el artículo Enhanced production of multi-strange hadrons in high multiplicity proton-proton collisions, publicado el 24 de abril en la revista Nature Physics.

Entre los participantes de Alice se encuentran los investigadores mexicanos Gerardo Herrera Corral, del Departamento de Física del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav); e Ildefonso León Monzón, de la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS), quien realiza una estancia en el Cinvestav, así como académicos y estudiantes de las universidades Nacional Autónoma de México y de la Benemérita Autónoma de Puebla.

El LHC es un acelerador ubicado a una profundidad de 175 metros bajo la frontera franco-suiza y consta de una circunferencia de 27 kilómetros. Es un proyecto del Centro Europeo de Investigación Nuclear con el que se hacen girar, a velocidades cercanas a la luz, partículas de protones que se hacen colisionar para recrear el Big Bang, y así comprender mejor el funcionamiento del universo.

En conferencia realizada ayer en las instalaciones del Cinvestav, Herrera Corral señaló que la relevancia de este descubrimiento radica en que, aun cuando ya se había logrado crear el plasma primigenio con iones de plomo, nunca antes se había hecho con protón-protón.

En el universo existen 12 partículas primordiales que componen y dan forma a todo lo que existe, seis tipos diferentes son quarks y seis tipos son leptones. Los nombres de los quarks son: arriba, abajo, extraño, encanto, verdad y belleza. De estos, los primeros tres son los más ligeros y los más comunes por dar forma a los protones y neutrones.

“Los quarks arriba y abajo siempre aparecen en arreglos de dos y de tres, fenómeno que aún no comprendemos del todo. Y el que no aparece tan fácilmente es el quark extraño. El hecho de que esta partícula aparezca en un Omega, composición de tres quarks extraños, lo convierte en un hadrón muy pesado. Así como Xi, que es una composición de dos quarks extraños y uno arriba. Lo que acaba de observar Alice en la colisión de protones contra protones es la producción de más Omega y más Xi de lo que se esperaba”.

En el choque protón-protón se alcanzan temperaturas de 5.5 billones de grados Celsius. Si se tuviera un centímetro cúbico de este plasma pesaría 40 mil millones de toneladas. Lo que hemos observado y nos parece espectacular y un tema de estudio muy interesante por las consecuencias que va a tener, es que este plasma se comporta como un líquido perfecto, destacó Herrera Corral.

León Monzón señaló que una de las conclusiones a las que se llegaron a partir de estos resultados es que al obtener partículas con quarks extraños por la colisión protón-protón será posible estudiar de manera más sencilla y con datos más precisos el plasma de quarks-gluones, que es la forma en que se encontraba el universo en sus primeros instantes.

En el proyecto Alice participan mil 500 investigadores de 37 países y 151 instituciones. León Monzón indicó que más de 30 estudiantes mexicanos han realizado sus tesis de doctorado y hay involucrados más de 20 científicos de universidades mexicanas. Los connacionales han aportado la creación de tres de los 19 detectores que constituyen Alice: los instrumentos V0, Acorde y AD.