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Neste verão, o Grande Colisor de Hádrons (LHC) respirou fundo. Normalmente preenchido com feixes de prótons, o anel de 27 km foi reconfigurado para permitir suas primeiras colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon. Os primeiros resultados dos novos dados, registrados ao longo de seis dias pelos experimentos ALICE , ATLAS , CMS e LHCb , foram apresentados durante a conferência Initial Stages, realizada em Taipei, Taiwan, de 7 a 12 de setembro.
A colisão de núcleos atômicos permite aos físicos estudar o plasma de quarks e glúons (QGP), um estado extremo da matéria que imita as condições do Universo durante seus primeiros microssegundos, antes da formação dos átomos. Até agora, a exploração desse estado quente e denso de partículas livres no LHC dependia de colisões entre íons pesados (como chumbo ou xenônio), que maximizam o tamanho da gota de plasma criada.
Colisões entre íons mais leves, como o oxigênio, abrem uma nova janela para o QGP, permitindo uma melhor compreensão de suas características e evolução. Além de serem menores que o chumbo ou o xenônio, permitindo uma melhor investigação do tamanho mínimo dos núcleos necessários para criar o QGP, eles também apresentam um formato menos regular. Prevê-se que um núcleo de néon, por exemplo, seja alongado como um pino de boliche – um cenário que agora ganhou mais nitidez graças aos novos resultados do LHC.
Os experimentos se concentraram em medições de padrões sutis nos ângulos e direções das partículas que se projetam para fora à medida que a gota de QGP se expande e esfria, causados por pequenas distorções na zona de colisão original. Notavelmente, esses padrões de "fluxo" podem ser descritos usando os mesmos cálculos de dinâmica de fluidos usados para modelar fluidos cotidianos, permitindo aos pesquisadores investigar tanto as propriedades do QGP quanto a geometria dos núcleos em colisão. Previsões precisas do modelo permitem uma exploração mais precisa do fluxo em colisões oxigênio-oxigênio e neônio-neônio do que em colisões próton-próton e próton-chumbo.
O ALICE, especializado no estudo do QGP, bem como os experimentos de uso geral ATLAS e CMS, mediu fluxos elípticos e triangulares consideráveis em colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon, e descobriu que estes dependem fortemente de colisões de relance ou frontais. O nível de concordância entre a teoria e os dados é comparável ao obtido para colisões de íons de xenônio e chumbo mais pesados, apesar do tamanho muito menor do sistema. Isso fornece fortes evidências de que o fluxo em colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon é impulsionado pela geometria nuclear, corroborando a estrutura em forma de pino de boliche do núcleo do néon e demonstrando que o fluxo hidrodinâmico emerge de forma robusta através dos sistemas de colisão no LHC.
Resultados complementares apresentados na semana passada pela colaboração LHCb confirmam o formato de pino de boliche do núcleo do neônio. Os resultados baseiam-se em colisões chumbo-argônio e chumbo-neônio em uma configuração de alvo fixo, utilizando dados registrados em 2024 com seu aparelho SMOG . A colaboração LHCb também começou a analisar os dados de colisões oxigênio-oxigênio e neônio-neônio.
“Juntos, esses resultados trazem novas perspectivas sobre a estrutura nuclear e como a matéria surgiu após o Big Bang”, diz o Diretor de Pesquisa e Computação do CERN, Joachim Mnich.
Mais material
Animação mostrando comparação lado a lado de colisão chumbo-chumbo e oxigênio-oxigênio
Animações mostrando o plasma quark-gluon formado em colisões entre íons pesados
Para saber mais, acesse o link>
Fonte: CERN / Publicação 18/09/2025
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