Un experimento realizado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) está permitiendo a los científicos estudiar materia en condiciones extremas mediante colisiones de núcleos atómicos ligeros. Los resultados obtenidos por la colaboración ALICE aportan nuevas pistas sobre el comportamiento de la materia que existió durante los primeros instantes del universo.
El estudio, publicado en Physical Review Letters, analizó colisiones entre núcleos de oxígeno-16 y neón-20. Los investigadores encontraron señales de un comportamiento colectivo cuya intensidad y características están relacionadas con la forma de los núcleos que participan en la colisión.
Una ventana al universo temprano
Cuando núcleos atómicos son acelerados a velocidades cercanas a la de la luz y posteriormente chocan dentro del LHC, se alcanzan temperaturas y densidades extraordinarias. Bajo esas condiciones puede aparecer el llamado plasma de quarks y gluones (QGP), un estado de la materia que se cree predominó durante los primeros microsegundos posteriores al Big Bang.
En ese ambiente extremo, los quarks y gluones dejan temporalmente de estar confinados dentro de partículas como protones y neutrones. El plasma existe durante un periodo extremadamente breve antes de expandirse y enfriarse. El CERN señala que las temperaturas alcanzadas pueden superar en más de 100 mil veces las del centro del Sol.
Núcleos pequeños, información importante
Durante décadas, gran parte de las investigaciones sobre el plasma de quarks y gluones se realizaron utilizando núcleos pesados. Los nuevos experimentos con oxígeno y neón permiten estudiar qué ocurre cuando el tamaño del sistema disminuye considerablemente.
El trabajo de ALICE encontró que el movimiento colectivo de las partículas producidas después de las colisiones está relacionado con la estructura inicial de los núcleos. Los modelos que consideran las diferentes formas de los núcleos de oxígeno y neón reproducen adecuadamente los patrones observados.
Esto convierte a las colisiones de núcleos ligeros en una herramienta para investigar tanto las propiedades de la materia sometida a temperaturas extremas como la estructura de los propios núcleos atómicos.
¿Realmente se creó un “mini Big Bang”?
La expresión es una forma llamativa de describir el experimento, pero no significa que los científicos hayan reproducido el nacimiento completo del universo. Lo que consiguen es generar durante un instante una pequeña región de materia bajo condiciones que presentan características similares a las de la materia primordial.
En 2026, los experimentos del LHC han encontrado nuevas señales compatibles con la formación de plasma de quarks y gluones en colisiones de oxígeno y neón. ALICE también informó de evidencia de pérdida de energía de partículas de alta energía al atravesar el medio creado en las colisiones de oxígeno, un fenómeno asociado con el plasma de quarks y gluones.
Una frontera todavía abierta
Uno de los grandes interrogantes es determinar qué tan pequeño puede ser un sistema de partículas y conservar las características asociadas al plasma de quarks y gluones. Las colisiones con oxígeno y neón permiten acercarse a esa frontera.
El interés científico no se limita a reproducir condiciones del universo temprano. Comparar distintos tipos de núcleos también ayuda a comprender cómo su estructura influye en la materia que se genera después de una colisión.
Los resultados obtenidos por ALICE forman parte de una serie de investigaciones que buscan estudiar la transición desde sistemas muy pequeños hasta las grandes colisiones de iones pesados. El objetivo final es comprender mejor cómo se comporta la materia gobernada por la interacción fuerte en condiciones extremas.
