Vea También
Plasma de quark-gluón y fenomenología de los iones pesados
Resumen
Entender el comportamiento de la materia en masa gobernada por los grados de libertad e interacción elementales de la QCD, y estudiar cómo se convierte en materia hadrónica, ofrece perspectivas desafiantes y toca temas fundamentales en el estudio de la QCD en su régimen no perturbativo. Este número especial del European Journal of Physics: Special Topics titulado Quark-Gluon Plasma and heavy-ion phenomenology publica un conjunto de 7 artículos que pretenden poner en perspectiva los importantes problemas que están abordando los investigadores en esta área. La principal motivación de este número especial es conocer las propiedades de las formas más densas y calientes de la materia QCD que se pueden producir en el laboratorio.
En las primeras etapas del Universo, los quarks y los gluones se confinaron rápidamente en protones y neutrones que pasaron a formar átomos. Gracias a que los aceleradores de partículas alcanzan niveles de energía cada vez más altos, por fin ha llegado la oportunidad de estudiar este fugaz estado primordial de la materia.
El plasma de Quark-Gluón (QGP) es un estado de la materia que sólo existió durante un breve periodo de tiempo en los inicios del Universo, en el que estas partículas se agruparon rápidamente para formar los protones y neutrones que componen la materia cotidiana que nos rodea. El reto de comprender este estado primordial de la materia corresponde a los físicos que operan los aceleradores de partículas más potentes del mundo. Un nuevo número especial de The European Physical Journal Special Topics, titulado "Quark-Gluon Plasma and Heavy-Ion Phenomenology", editado por Munshi G. Mustafa, del Instituto Saha de Física Nuclear de Calcuta (India), reúne siete artículos que detallan nuestra comprensión del QGP y los procesos que lo transformaron en la materia bariónica que nos rodea a diario.
"El plasma de Quark-Gluón es la materia desconfinada que interactúa fuertemente y que sólo existió brevemente en el universo primitivo, unos pocos microsegundos después del Big Bang", dice Mustafa. "El descubrimiento y la caracterización de las propiedades del QGP siguen siendo algunos de los esfuerzos internacionales mejor orquestados de la física nuclear moderna". Mustafa destaca que la Fenomenología de Iones Pesados proporciona una herramienta muy fiable para determinar las propiedades de QGP y, en particular, la dinámica de su evolución y enfriamiento.
Las mejoras introducidas en colisionadores como el Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) y el Large Hadron Collider (LHC) han aumentado radicalmente los niveles de energía que pueden alcanzar las colisiones de núcleos pesados a velocidades cercanas a la de la luz, poniéndolos en consonancia con los del Universo infantil. Además, los futuros experimentos en la Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) y en la Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA) generarán una gran cantidad de datos sobre el QGP y las condiciones del Universo primitivo.
"Esta colección es muy oportuna, ya que exige una mejor comprensión teórica de las propiedades de las partículas de la materia deconfinada caliente y densa, que reflejan las propiedades tanto estáticas como dinámicas del QGP", explica Mustafa. "Esta comprensión teórica mejorada de la fenomenología del plasma de cuarzo-fluón y de los iones pesados es esencial para descubrir las propiedades del QGP putativo que ocupó todo el universo, unos pocos microsegundos después del Big Bang".
Mustafa señala que esta mejora de la comprensión también debería abrir la puerta a la comprensión de la ecuación de estado de esta materia de fuerte interacción y preparar la plataforma para explorar la teoría de la transición quark-hadrón y la posible termalización del QGP. Esto podría, a su vez, ayudarnos a entender los pasos que condujeron del QGP a la materia bariónica cotidiana que nos rodea.
"Los quarks y gluones que formaron los neutrones y protones quedaron confinados en ellos, unos pocos microsegundos después del Big Bang", concluye Mustafa. "¡Es la primera vez que vemos cómo se liberan de su eterno confinamiento!".
Fuentes, créditos y referencias:
Munshi G. Mustafa, Quark–Gluon plasma and heavy-ion phenomenology, The European Physical Journal Special Topics (2021). DOI: 10.1140/epjs/s11734-021-00018-y