Pesquisa Científica: As colisões de oxigênio no LHC mostram novos indícios de um estado extremo da matéria.

sexta-feira, 7 de agosto de 2026

As colisões de oxigênio no LHC mostram novos indícios de um estado extremo da matéria.

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Representação artística da formação de plasma de quarks e glúons. (Imagem: CERN)

Todos os quatro principais experimentos do LHC encontraram novos indícios de que colisões entre oxigênio e néon podem criar o estado extremo da matéria que existiu durante os primeiros microssegundos após o Big Bang.

Um ano após as primeiras colisões de oxigênio no Grande Colisor de Hádrons (LHC), as principais colaborações do LHC – ALICE , ATLAS , CMS e LHCb – relataram indícios do estado da matéria conhecido como plasma de quarks e glúons (QGP), originado dessas colisões.

O QGP é um estado da matéria que se forma sob intensa pressão e a temperaturas mais de 100.000 vezes superiores à do centro do Sol. Nessas condições extremas, as partículas compostas se decompõem em quarks e glúons, que normalmente as mantêm unidas. Os cientistas acreditam que esse era o estado do Universo nos primeiros milionésimos de segundo após o Big Bang. E no Universo atual, quase 14 bilhões de anos depois, eles podem recriar e estudar o QGP com colisões nucleares de alta energia no LHC.

Anteriormente, acreditava-se que a colisão de íons pesados, como o chumbo – que é mais de 200 vezes mais pesado que os prótons tipicamente colididos no LHC – era a única maneira de criar as condições necessárias para a formação do QGP. Mas, recentemente, essa premissa foi completamente contestada, inclusive no início deste ano, quando a Colaboração ALICE, especializada no estudo desse estado extremo da matéria, relatou um novo indício de QGP em colisões próton-próton e próton-chumbo . E, no ano passado, as colaborações do LHC abriram uma nova linha de investigação do QGP ao encontrarem os primeiros indícios de sua formação em colisões oxigênio-oxigênio . Agora, após uma pesquisa ainda mais aprofundada, os experimentos do LHC detectaram múltiplos sinais de formação de QGP em colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon.

Uma das pistas para a formação do QGP é que quarks e glúons de alta velocidade perdem energia ao atravessarem esse meio quente e denso, em um fenômeno conhecido como perda de energia de partons. A Colaboração ATLAS observou inequivocamente o efeito da perda de energia de partons por meio de um desequilíbrio entre pares de jatos de partículas produzidos em colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon. Esse efeito tornou-se mais pronunciado em colisões frontais (centrais), onde um volume maior do QGP leva a uma maior perda de energia. Estudos preliminares do ATLAS sobre partículas carregadas que sofrem recuo contra fótons também mostram a mesma dependência da centralidade da colisão, consistente com a perda de energia das partículas em recuo ao atravessarem o QGP.

As colaborações ALICE, CMS e LHCb adotaram uma abordagem diferente para encontrar sinais de perda de energia dos partons, estudando como essa perda suprime a produção de diferentes tipos de partículas energéticas.

O experimento CMS observou uma supressão na produção de partículas carregadas em colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon quando comparadas a colisões próton-próton, sugerindo perda de energia de partons e a presença do QGP (Quadril Gigante de Partículas) em colisões de íons leves. Em outro estudo , o LHCb comparou como partículas compostas por um quark charm e um quark leve foram suprimidas em colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon, encontrando evidências de que a supressão se torna mais proeminente em colisões com néon mais pesado. Essa é uma característica esperada da perda de energia de partons e é consistente com a formação de um QGP de maior volume à medida que o tamanho da colisão aumenta.

Para levar em conta a possibilidade de que mecanismos diferentes da perda de energia de partons possam contribuir para a supressão da produção de partículas, o experimento ALICE comparou a produção de outro tipo de partícula – píons neutros – em colisões oxigênio-oxigênio e próton-oxigênio. Essa comparação forneceu evidências inequívocas da perda de energia de partons em colisões oxigênio-oxigênio.

Outra pista para a formação do QGP é a supressão de estados brevemente ligados, compostos por um quark pesado e seu antiquark, que são frequentemente produzidos como resultado de colisões de alta energia. Os quarks nesses pares podem estar ligados entre si em diferentes graus, e os pesquisadores podem deduzir a presença do QGP medindo como ele suprime cada um dos diferentes estados ligados. O CMS encontrou evidências dessa supressão variável para mésons upsilon – estados ligados de um quark bottom e seu antiquark – comparando colisões oxigênio-oxigênio e néon-néon. O LHCb encontrou evidências preliminares da mesma supressão, mas com dados de colisões próton-oxigênio e oxigênio-oxigênio.

Finalmente, a Colaboração ALICE divulgou resultados preliminares que sugerem mais um indício do QGP. A Colaboração descobriu que partículas compostas por três quarks (bárions) produzidas em colisões oxigênio-oxigênio eram emitidas com uma direção preferencial – um fenômeno conhecido como fluxo anisotrópico – com mais intensidade do que partículas compostas por dois quarks (mésons). A principal explicação para isso é a presença do QGP, que faz com que as partículas produzidas em uma colisão, movendo-se em momentos intermediários, exibam fluxo anisotrópico. O fato de os bárions conterem um quark a mais do que os mésons significa que eles herdam mais desse fluxo.

Estudos sobre a possível formação de QGP em colisões de íons leves continuam enquanto pesquisadores analisam os dados do LHC. Enquanto isso, o LHC está sendo transformado no ainda mais poderoso LHC de Alta Luminosidade , que sem dúvida investigará ainda mais a fundo a natureza dos QGP.

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Para saber mais, acesse o link, pois têm mais conteúdos para aprendizagem.

Fonte / Créditos: CERN / Escrito por:Rory Harris / Publicado 24/07/2026

https://home.cern/oxygen-collisions-at-the-lhc-show-new-indications-of-extreme-state-of-matter/

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No "New Space Economy" você vai acompanhar os conteúdos relacionados a Nova Economia Espacial, "a Space Economy". Editei este Blog movido por uma convicção simples: as decisões de negócios mais importantes da próxima década serão influenciadas, direta ou indiretamente, pelo que está acontecendo a 400 quilômetros acima de nossas cabeças. O espaço já é a infraestrutura crítica da economia global. A economia espacial moderna sustenta quase todos os pilares da vida moderna na Terra O New Space Economy é o seu terminal de dados para o que acontece acima da nossa atmosfera, agora traduzido para o idioma dos negócios. Acesse aqui: https://newspaceeconomy.blogspot.com/

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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor eDivulgador 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).