Fabrican en un laboratorio gotas minúsculas del mismo material con el que nació el Universo

Hace 13.800 millones de años, aproximadamente, el Universo era una especie de «sopa» espesa y caliente formada por gluones y quarks, los ladrillos de la materia que más adelante se unirían para formar protones, neutrones y demás partículas. Aquel ambiente primigenio del que surgió todo lo que hoy conocemos ha recibido el nombre de plasma de quarks-gluones. Hasta ahora habíamos sabido de su existencia por especulaciones teóricas. Las ecuaciones que dan explicación al mundo que nos rodea exigen que así fuera.

Un equipo de investigadores ha creado por primera vez minúsculas gotas de materia ultracaliente con tres formas diferentes (círculo, elipse y triángulo) y que podría ser lo más parecido que jamás se ha obtenido a la materia que llenó aquella «sopa» primigenia. El hallazgo, publicado ayer en la revista «Nature Physics», es el fruto del trabajo de científicos de varios países expertos en ese estado de la materia conocido como plasma de gluones y que no es líquido, ni sólido ni gaseoso.

Los cosmólogos creen que ese plasma llenó todo el Universo durante los primeros microsegundos de su vida después del Big Bang. En aquel entonces, el entorno era aún demasiado caliente como para lograr que las partículas más pequeñas se unieran y formaran átomos.

Para poder entender mejor cómo era aquella materia esquiva, expertos de varias instituciones, liderados por el profesor de Boulder Jamie Nagle, han utilizado la potencia del colisionador de partículas del Brookhaven National Laboratory en Upton, Nueva York. El trabajó consistió en hacer colisionar paquetes de neutrones y protones en diferentes combinaciones. Del mismo modo que para descubrir de qué piezas está compuesto un cochecito de juguete, en la infancia a veces lo rompíamos (para nuestra desgracia, al comprobar que no sabíamos recomponerlo luego), los físicos pueden hacer chocar partículas subatómicas a grandes velocidades y observar en qué elementos más pequeños se descomponen.

Si esa colisión se produce en las condiciones de control adecuadas, se pueden llegar a generar cambios tan radicales en las partículas como para reducirlas a su forma fundamental de plasma de quarks-gluones. En concreto, se pueden producir pequeñas gotas de ese material que, posteriormente, se expanden en los tres formatos mencionados . Dicho de otro modo, y de forma muy grosera: el experimento consiste en exprimir la materia hasta lograr sacar tan solo unas gotas de su estado primordial.

La intención inicial de este experimento era tratar de responder a la pregunta de cuál es la mínima cantidad de materia que puede existir para que a algo lo podamos llamar «Universo». En decir, tratar de entender qué hay entre la nada y el comienzo del todo.

Los expertos que ahora han anunciado su avance, en realidad empezaron a investigar sobre este asunto en el año 2000. Desde entonces han procedido a hacer que choquen entre sí núcleos pesados de átomos de oro. De esas colisiones se desprenden temperaturas de miles de millones de grados. A esas temperaturas, los gluones y los quarks se desprenden de la estructura del átomo y flotan de manera casi libre.

Hace unos años, grupos de científicos descubrieron que habían logrado recrear un efecto similar, pero no haciendo colisionar dos átomos completos, sino dos protones aislados. Aquello contravenía en cierto modo las leyes de la física, ya que siempre se había pensado que dos protones solos no eran capaces de generar una energía suficiente como para lograr las temperaturas requeridas en la formación de un plasma.

Aquella teoría ha podido ser confirmada ahora con el nuevo experimento que, además, encuentra explicación en las extrañas formas que han adquirido las gotitas de plasma primigenio encontradas. Las pequeñas partículas liberadas por el impacto ya no se comportan como un sólido, sino como un líquido. Todos hemos visto, por ejemplo, cómo las gotas de agua que caen sobre el cristal van colisionando y empujándose unas a otras para crear diferentes formas. Algo similar ocurre con los gluones y quarks sometidos a este experimento.

Pero, en función de la materia original de esas partículas elusivas, la forma final puede cambiar. Los investigadores han descubierto que cuando se hace colisionar un protón-neutrón (lo que los físicos llaman deuterón), el resultado es una elipse. Si la colisión es de un trío neutrón-neutrón-protón (Helio-3), lo que resulta es un triángulo. Por último, el choque de protones aislados genera una forma circular.

Sea como fuere, lo cierto es que por primera vez se ha podido contemplar la «fotografía» de los ladrillos que compusieron el primerísimo Universo, antes de que ni siquiera existiera la materia.