Estudo revela novos detalhes sobre o que aconteceu no primeiro microssegundo do Big Bang

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Publicado na University of Copenhagen

Pesquisadores da Universidade de Copenhague, na Dinamarca, investigaram o que aconteceu com um tipo específico de plasma – a primeira matéria a estar presente – durante o primeiro microssegundo do Big Bang. Suas descobertas fornecem uma peça do quebra-cabeça para a evolução do Universo, como o conhecemos hoje.

Cerca de 14 bilhões de anos atrás, nosso Universo mudou de um estado muito mais quente e denso para se expandir radicalmente – um processo que os cientistas chamaram de Big Bang.

E mesmo sabendo que essa rápida expansão criou partículas, átomos, estrelas, galáxias e vida como a conhecemos hoje, os detalhes de como tudo aconteceu ainda são desconhecidos.

Agora, um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Copenhague revela perspectivas sobre como tudo começou.

“Estudamos uma substância chamada plasma de quark-glúons que era a única matéria que existia durante o primeiro microssegundo do Big Bang. Nossos resultados nos contam uma história única de como o plasma evoluiu no estágio inicial do Universo”, explicou You Zhou, Professor Associado do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague.

“Primeiro, o plasma que consistia em quarks e glúons foi separado pela expansão quente do Universo. Em seguida, conjuntos de quarks se transformaram nos chamados hádrons. Um hádron com três quarks forma um próton, que faz parte dos núcleos atômicos. Esses núcleos são os blocos de construção que constituem a terra, nós mesmos e o Universo que nos rodeia”, acrescentou.

De fluente e suave aos poderosos blocos de construção da vida

O Plasma de Quark-Glúons (PQG) estava presente no primeiro 0,000001 segundo do Big Bang e depois disso desapareceu devido à expansão. Mas, usando o Grande Colisor de Hádrons no CERN, os pesquisadores foram capazes de recriar esta primeira matéria na história e rastrear o que aconteceu com ela.

“O colisor esmaga os íons do plasma com grande velocidade – quase como a velocidade da luz. Isso nos torna capazes de ver como o PQG evoluiu de ser uma matéria única para os núcleos dos átomos e os blocos de construção da vida”, disse You Zhou.

“Além de usar o Grande Colisor de Hádrons, os pesquisadores também desenvolveram um algoritmo que é capaz de analisar a expansão coletiva de mais partículas produzidas de uma só vez do que antes. Seus resultados mostram que o PQG costumava ser uma forma líquida fluente e que se distingue de outras matérias mudando constantemente sua forma ao longo do tempo.

“Por muito tempo, os pesquisadores pensaram que o plasma era uma forma de gás, mas nossa análise confirma a medição do marco mais recente, onde o Colisor de Hádrons mostrou que o PQG era fluente e tinha uma textura leve e suave como água. Os novos detalhes que fornecemos são que o plasma mudou de forma ao longo do tempo, o que é bastante surpreendente e diferente de qualquer outra matéria que conhecemos e que poderíamos esperar”, disse You Zhou.

Um passo mais perto da verdade sobre o Big Bang

Mesmo que isso possa parecer um pequeno detalhe, isso nos traz um passo mais perto de resolver o quebra-cabeça do Big Bang e como o Universo se desenvolveu no primeiro microssegundo, ele elabora.

“Cada descoberta é um tijolo de uma construção que aumenta nossas chances de descobrir a verdade sobre o Big Bang. Levamos cerca de 20 anos para descobrir que o plasma de quark-glúons era fluente antes de se transformar em hádrons e os blocos de construção da vida. Portanto nosso novo conhecimento sobre o comportamento em constante mudança do plasma é um grande avanço para nós”, concluiu You Zhou.

O estudo foi publicado na revista Physics Letters B e realizado por You Zhou em conjunto com Zuzana Moravcova, que é Ph.D. no Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague.