Más rápido que un tornado, más rápido que la tormenta gigante que se arremolina en Júpiter: es el vórtice de remolino más rápido del mundo, que los científicos han creado en una sopa primordial de partículas pegajosas destinadas a recrear el Big Bang.
La sopa de partículas gira gira a velocidades increíbles, muchas veces más rápido que los contendientes más cercanos.
Sin embargo, no espere que este fluido de giro rápido llame la atención en el corto plazo, ya que los vórtices se producen en un material llamado plasma de quark-gluón que es tan pequeño que la firma de este giro solo puede ser detectada por las partículas que produce.
"No podemos ver el plasma quark-gluón; está en la escala de un núcleo atómico", dijo Michael Lisa, físico de la Universidad Estatal de Ohio que trabaja en la colaboración Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC), que produjo el nuevos resultados
Sopa caliente
Justo después del Big Bang, un guiso primordial caliente de partículas elementales llamadas quarks y gluones impregnaba el universo bebé. Estas partículas elementales son los componentes básicos de las partículas más conocidas, como los protones y los neutrones. Este plasma de quark-gluon tiene varias propiedades únicas. Primero, a una ardiente temperatura de 7 trillones a 10 trillones de grados Fahrenheit (3.9 trillones a 5.6 trillones de grados Celsius), es el fluido más caliente conocido. También es el fluido más denso y "casi perfecto", ya que casi no experimenta fricción, lo que significa que fluye muy fácilmente.
Para comprender exactamente lo que sucedió en esos momentos después del Big Bang, los científicos han recreado esta sopa de partículas primordiales en un destructor de átomos en el RHIC, en el Laboratorio Nacional Brookhaven en Upton, Nueva York. El RHIC destruye los núcleos de los átomos de oro a casi la velocidad de la luz y luego utiliza detectores ultrasensibles para medir las partículas que salen de la colisión.
Fluido giratorio
En el nuevo estudio, el equipo analizó la vorticidad del plasma quark-gluon, esencialmente una medida de su momento angular o, en términos coloquiales, qué tan rápido gira.
Por supuesto, tenían un obstáculo único: el RHIC puede producir solo una pequeña cantidad del material, y vive muy fugazmente, o aproximadamente 10 ^ menos 23 segundos. Por lo tanto, no hay forma de "observar" este fluido en el sentido tradicional.
En cambio, los científicos buscan firmas de sus giros, en función de las partículas emitidas por la sopa, dijo Lisa a Live Science. En promedio, las partículas dentro de un fluido giratorio deben tener giros que se alineen aproximadamente con el momento angular del fluido. Al medir la cantidad de partículas que salen de esta sopa giratoria se desvían de su camino esperado, el equipo podría calcular una estimación aproximada de la vorticidad del fluido, que mide aproximadamente el movimiento de giro local. En particular, las partículas conocidas como bardanas lambda tienden a descomponerse más lentamente que otras partículas, como los protones y los neutrones, lo que significa que los detectores RHIC podrían rastrear más fácilmente sus caminos antes de desaparecer.
Resulta que la vorticidad en el plasma quark-gluon hace que el movimiento giratorio dentro de un tornado parezca un día tranquilo en el parque. La vorticidad es la más rápida jamás registrada, mucho más rápida que la Gran Mancha Roja de Júpiter, una tormenta de gas. También es más rápido que el poseedor del récord anterior, un tipo de nanodroplet de helio sobreenfriado, informaron los investigadores el 2 de agosto en la revista Nature.
La comprensión de la estructura del flujo de fluido en el plasma podría revelar una idea de la fuerte fuerza nuclear, que une a los átomos, dijeron los investigadores. Varias teorías de partículas en competencia hacen predicciones sobre la vorticidad que eventualmente podrían compararse con estos resultados experimentales. Sin embargo, los científicos todavía saben muy poco acerca de las propiedades de remolino del plasma para llegar a conclusiones definitivas.
"Es demasiado pronto para decir si nos enseña algo fundamental", dijo Lisa.
