15 de noviembre de 2025
2 minutos de lectura
Los científicos miden la temperatura del universo justo después del Big Bang
El plasma de quarks-gluones, un extraño estado de la materia que imita el cosmos primitivo, es el objeto más caliente jamás creado en la Tierra
Imagen de dos rayos de oro chocando casi a la velocidad de la luz el 14 de junio de 2000. La colisión tuvo lugar en el Colisionador Relativista de Iones Pesados (RHIC) dirigido por el Laboratorio Nacional Brookhaven en Brookhaven, Nueva York.
Durante el último cuarto de siglo, los científicos que utilizan un colisionador de partículas en Long Island han estado rompiendo núcleos de átomos de oro a casi la velocidad de la luz para crear la materia más caliente jamás creada en la Tierra. La sopa de partículas nacidas de la colisión imita el universo tal como era justo después del Big Bang. Ahora los investigadores han medido por fin por primera vez con precisión la temperatura de esta materia.
Después de que los núcleos de oro se estrellaron, los protones y neutrones dentro de ellos se fundieron en una nube hirviente de plasma de quarks y gluones. Este infierno recrea las condiciones de los albores de los tiempos, cuando el universo era demasiado caliente y denso para formar átomos regulares, o incluso sus ingredientes, como protones y neutrones. En lugar de eso, la sopa cósmica primordial habría sido una mezcla ardiente de partículas fundamentales llamadas quarks, así como gluones, que transportan la fuerza fuerte que une los núcleos atómicos. “Estos son los componentes básicos de las partículas que componen el mundo visible, y estamos tratando de descubrir cómo funcionan”, dice el físico Zhangbu Xu del Laboratorio Nacional Brookhaven y la Universidad Estatal de Kent.
El experimento tuvo lugar en el Colisionador Relativista de Iones Pesados (RHIC) del Laboratorio Nacional Brookhaven, dentro del detector STAR (Solenoidal Tracker at RHIC). Allí, los núcleos de oro que corren a lo largo de un circuito de 2,4 millas alcanzan velocidades alucinantes antes de chocar entre sí y desintegrarse en plasma de quarks y gluones. Cada nube primordial dura sólo una fracción de segundo y produce muchas partículas a medida que se enfría, incluidos fotones (partículas de luz) que se desintegran en pares de electrones y sus contrapartes de antimateria, los positrones.
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Los físicos midieron los rangos de masa de esos pares de partículas para medir la energía de los fotones que los generaron, lo que a su vez mostró la temperatura a la que se emitieron los fotones. Esto reveló que la temperatura era la asombrosa cifra de 3,3 billones de grados Celsius (5,94 billones de grados Fahrenheit), aproximadamente 220.000 veces más caliente que el núcleo del sol. Los científicos informaron sus resultados en Nature Communications.
Determinar esta temperatura ayudará a los físicos a descubrir cuándo y cómo el ardiente universo primitivo pasó del plasma de quarks y gluones a los componentes básicos de los átomos. Estos dos estados son fases diferentes de la materia, similares a las fases sólida, líquida y gaseosa más familiares de la vida cotidiana. “Queremos trazar lo que se podría llamar el ‘diagrama de fases’ más fundamental que conocemos”, dice Frank Geurts de la Universidad Rice, portavoz de STAR. “¿Qué podría ser más interesante que el diagrama de fases de los componentes fundamentales del universo?”
El acelerador RHIC y su experimento STAR se encuentran en las etapas finales de su última ejecución, tras su puesta en marcha hace 25 años. Las máquinas se apagarán en los próximos meses para dar paso a una instalación más grande llamada Colisionador de iones de electrones, que se inaugurará a principios de la década de 2030. Sin embargo, incluso después del cierre de STAR, los científicos analizarán su último lote de datos durante los próximos años para perfeccionar aún más su medición de este fuego cósmico original.
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