Pesquisa Científica: ALICE detecta novo sinal de plasma primordial em colisões de prótons.

sexta-feira, 20 de março de 2026

ALICE detecta novo sinal de plasma primordial em colisões de prótons.

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Vista do detector na caverna ALICE com as grandes portas dos ímãs fechadas. (Imagem: CERN)

A Colaboração ALICE dá um passo adiante ao abordar a questão de se um plasma de quarks e glúons pode ser formado em colisões próton-próton e próton-núcleo.

Nos primeiros microssegundos após o Big Bang, o Universo encontrava-se em um estado de matéria extremamente quente e denso, conhecido como plasma de quarks e glúons (QGP), que pode ser reproduzido por meio de colisões de alta energia entre íons pesados, como núcleos de chumbo. Em um artigo publicado hoje na Nature Communications , a Colaboração ALICE relata a observação de um padrão comum notável em colisões próton-próton, próton-chumbo e chumbo-chumbo no Grande Colisor de Hádrons ( LHC ), lançando nova luz sobre a possível formação e evolução do QGP em pequenos sistemas de colisão.

Inicialmente, os físicos acreditavam que a colisão de pequenos sistemas, como prótons, não seria capaz de gerar as temperaturas e pressões extremas necessárias para a formação de QGP. No entanto, nos últimos anos, indícios de QGP foram observados em colisões próton-próton e próton-chumbo no LHC, indicando que o tamanho do sistema de colisão pode não ser um fator limitante na criação de QGP.

Uma característica fundamental da formação do QGP é o fluxo anisotrópico, onde as partículas produzidas em uma colisão não são emitidas uniformemente, mas em direções preferenciais. Para partículas que se movem a velocidades (ou momentos) intermediárias, esse fluxo anisotrópico depende do número de quarks que elas contêm: partículas compostas por três quarks (bárions) exibem um fluxo mais forte do que aquelas compostas por dois quarks (mésons). A principal explicação para essa diferença é um fenômeno chamado coalescência de quarks – o processo pelo qual os quarks no QGP se combinam para formar partículas maiores. E como os bárions contêm um quark a mais do que os mésons, eles herdam um fluxo maior.

Em seu novo estudo, a Colaboração ALICE mediu o fluxo anisotrópico de múltiplas espécies de mésons e bárions produzidas em colisões próton-próton e próton-chumbo, isolando cuidadosamente as partículas que estavam realmente fluindo juntas. A análise mostrou que, assim como em colisões de íons pesados, o fluxo anisotrópico era muito mais forte para bárions do que para mésons em momentos intermediários.

(Direita) Uma colisão próton-próton no LHC, na qual muitas partículas foram criadas e rastreadas pelo detector ALICE. (Esquerda) Ilustração do fluxo anisotrópico de mésons e bárions que o ALICE estudou usando dados de tais colisões, com as setas grandes representando as direções preferenciais. (Imagem: ALICE/CERN)

“Esta é a primeira vez que observamos, para um grande intervalo de momento e para múltiplas espécies, esse padrão de fluxo em um subconjunto de colisões de prótons nas quais um número excepcionalmente grande de partículas é produzido”, diz David Dobrigkeit Chinellato, coordenador de física do experimento ALICE. “Nossos resultados apoiam a hipótese de que um sistema em expansão de quarks está presente mesmo quando o tamanho do sistema de colisão é pequeno.”

Os pesquisadores do experimento ALICE compararam as novas medições de fluxo com previsões de simulações que assumem a formação do QGP (Quadrante de Gênese de Quarks) e sua evolução. Eles descobriram que modelos que incorporam o fluxo anisotrópico de quarks e sua subsequente coalescência em mésons e bárions explicam com sucesso o padrão de fluxo observado, enquanto modelos que excluem qualquer um dos processos não conseguem capturá-lo. No entanto, mesmo os modelos bem-sucedidos não são exatamente corretos. Ainda existem discrepâncias entre os modelos e os dados, que estão em grande parte ligadas a incertezas na modelagem da subestrutura do próton e na geometria inicial das colisões.

“Esperamos que, com as colisões de oxigênio registradas em 2025, que preenchem a lacuna entre as colisões de prótons e as colisões de chumbo, obtenhamos novas informações sobre a natureza e a evolução do QGP em diferentes sistemas de colisão”, disse Kai Schweda, porta-voz do ALICE.

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Fonte / Créditos: / CERN / Por colaboração ALICE / Publicação 20/03/2026

https://home.cern/news/news/physics/alice-sees-new-sign-primordial-plasma-proton-collisions

Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia Climatologia). Participou do curso Astrofísica Geral no nível Georges Lemaître (EAD), concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).