Las colisiones de núcleos ligeros realizadas en el Gran Colisionador de Hadrones ofrecen nuevos indicios de un estado extremo de la materia. Todos los experimentos ALICE, ATLAS, CMS y LHCb han observado fenómenos compatibles con la formación de un plasma de quarks y gluones.
Se cree que este plasma llenó el Universo durante sus primeros microsegundos. A temperaturas 100 000 veces superiores a la del centro del Sol, los protones y los neutrones pierden su estructura habitual. Sus quarks y los gluones que los unen pueden entonces circular en una materia muy caliente y muy densa.
Los investigadores suelen producir este estado haciendo colisionar núcleos pesados, como los de plomo. En 2025, el LHC también hizo chocar núcleos de oxígeno y de neón. Su pequeño tamaño permite estudiar las condiciones mínimas necesarias para la aparición de este plasma.
Cada experimento buscó una señal distinta. ALICE, ATLAS y CMS midieron, en particular, la forma en que las partículas se distribuyen tras la colisión. En los datos aparecen orientaciones colectivas, como si la materia creada se comportara brevemente como un fluido en expansión.
CMS también ha observado una disminución de las partículas muy energéticas en comparación con las expectativas establecidas con colisiones protón-protón. Este fenómeno puede aparecer cuando los quarks o los gluones atraviesan un medio denso y pierden allí parte de su energía.
Representación artística de la formación del plasma de quarks y gluones.
Imagen: CERN
Estas colisiones ligeras ocupan una zona intermedia entre las colisiones de protones y las de iones pesados. Pueden ayudar a determinar a partir de qué tamaño un conjunto de partículas adopta un comportamiento colectivo. Esta frontera sigue siendo una de las cuestiones abiertas de la física nuclear a muy altas energías.
Los equipos deben ahora comparar con mayor precisión los datos del oxígeno y del neón con los modelos hidrodinámicos.