Os cientistas relataram novas pistas para resolver um enigma ca³smico: como o plasma quark-gluon - o fluido perfeito da natureza - evoluiu para a matéria.

Alguns milionanãsimos de segundo após o Big Bang, o universo inicial assumiu um novo estado estranho: uma sopa subatômica chamada plasma quark-gluon.

E apenas 15 anos atrás, uma equipe internacional incluindo pesquisadores do grupo Relativistic Nuclear Collisions (RNC) no Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) descobriu que este plasma de quark-gluon éum fluido perfeito - no qual quarks e glaºons, os blocos de construção de pra³tons e naªutrons, estãotão fortemente acoplados que fluem quase sem atrito.

Os cientistas postularam que jatos altamente energanãticos departículas voam atravanãs do plasma quark-gluon - uma gota do tamanho do núcleo de um a¡tomo - a velocidades mais rápidas do que a velocidade do som e que, como um jato voando rápido, emite um estrondo supersa´nico chamado Mach aceno. Para estudar as propriedades dessaspartículas de jato, em 2014 uma equipe liderada por cientistas do Berkeley Lab foi pioneira em uma técnica de imagem de raios-X atômica chamada tomografia a jato. Os resultados desses estudos seminais revelaram que esses jatos se espalham e perdem energia a  medida que se propagam atravanãs do plasma quark-gluon.

Mas onde começou a jornada daspartículas do jato dentro do plasma quark-gluon? Um sinal de onda Mach menor, chamado de esteira de difusão, previram os cientistas, diria onde olhar. Mas, embora a perda de energia fosse fa¡cil de observar, a onda de Mach e a esteira de difusão que a acompanha permaneceram indefinidas.

"Seu sinal étão minaºsculo que écomo procurar uma agulha em um palheiro de 10.000 partículas Pela primeira vez, nossas simulações mostram que épossí­vel usar a tomografia de jato 2D para captar os minaºsculos sinais da esteira de difusão no plasma quark-gluon ", disse o lider do estudo Xin-Nian Wang, um cientista saªnior da Divisão de Ciência Nuclear do Berkeley Lab que fez parte da equipe internacional que inventou a técnica de tomografia a jato 2D.

Para encontrar aquela agulha supersa´nica no palheiro quark-gluon, a equipe do Berkeley Lab selecionou centenas de milhares de eventos de colisão de núcleos de chumbo simulados no Large Hadron Collider (LHC) no CERN, e eventos de colisão de núcleos de ouro no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) no Laborata³rio Nacional de Brookhaven. Algumas das simulações de computador para o estudo atual foram realizadas nas instalações do usua¡rio do supercomputador NERSC do Berkeley Lab.

Wang diz que sua abordagem única "o ajudara¡ a se livrar de todo esse feno em sua pilha - o ajudara¡ a se concentrar nessa agulha". O sinal supersa´nico daspartículas do jato tem uma forma única que se parece com um cone - com uma esteira de difusão se arrastando atrás, como ondulações de águana esteira de um barco em movimento rápido. Os cientistas procuraram evidaªncias desse "wakelet" supersa´nico porque ele indica que háum esgotamento das partículas Uma vez que a onda de difusão estãolocalizada no plasma quark-gluon, vocêpode distinguir seu sinal das outraspartículas no fundo.

Seu trabalho também ajudara¡ os experimentalistas do LHC e do RHIC a entender quais sinais procurar em sua busca para entender como o plasma quark-gluon - o fluido perfeito da natureza - evoluiu para a matéria. "Do que somos feitos? Como era o universo infantil nos poucos microssegundos após o Big Bang? Este ainda éum trabalho em andamento, mas nossas simulações da tão procurada onda de difusão nos aproximam de responder a essas perguntas," ele disse.