As colisões de núcleos leves realizadas no Grande Colisionador de Hadrões fornecem novos indícios de um estado extremo da matéria. As experiências ALICE, ATLAS, CMS e LHCb observaram todas fenómenos compatíveis com a formação de um plasma de quarks e de gluões.
Este plasma teria preenchido o Universo durante os seus primeiros microssegundos. A temperaturas que ultrapassam 100 mil vezes a do centro do Sol, os protões e os neutrões perdem a sua estrutura habitual. Os seus quarks e os gluões que os ligam podem então circular numa matéria muito quente e muito densa.
Os investigadores produzem habitualmente este estado fazendo colidir núcleos pesados, como os de chumbo. Em 2025, o LHC também fez colidir núcleos de oxigénio e de néon. O pequeno tamanho destes núcleos permite estudar as condições mínimas necessárias ao aparecimento deste plasma.
Cada experiência procurou uma assinatura diferente. ALICE, ATLAS e CMS mediram nomeadamente a forma como as partículas se distribuem após a colisão. Aparecem orientações coletivas nos dados, como se a matéria criada se comportasse brevemente como um fluido em expansão.
O CMS observou também uma diminuição das partículas muito energéticas em relação às expectativas estabelecidas com colisões protão-protão. Este fenómeno pode surgir quando quarks ou gluões atravessam um meio denso e aí perdem parte da sua energia.
Representação artística da formação do plasma de quarks e de gluões.
Imagem: CERN
Estas colisões ligeiras ocupam uma zona intermédia entre as colisões de protões e as de iões pesados. Podem ajudar a determinar a partir de que tamanho um conjunto de partículas adota um comportamento coletivo. Esta fronteira continua a ser uma das questões em aberto da física nuclear de energias muito elevadas.
As equipas têm agora de comparar mais detalhadamente os dados do oxigénio e do néon com os modelos hidrodinâmicos.