Estudo descobre o que aconteceu no primeiro microssegundo do Big Bang

Pesquisadores da Universidade de Copenhague investigaram o que aconteceu com um tipo específico de plasma — a primeira matéria a existir — durante o primeiro microssegundo do Big Bang. Suas descobertas fornecem uma peça do quebra-cabeça para a evolução do universo, como o conhecemos hoje.

Cerca de 14 bilhões de anos atrás, nosso universo mudou de extremamente quente e denso para uma expansão radical — um processo que os cientistas chamam de Big Bang.

E mesmo sabendo que essa rápida expansão criou partículas, átomos, estrelas, galáxias e a vida como conhecemos hoje, os detalhes de como isso ocorreu ainda são desconhecidos.

Agora, um novo estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Copenhague revela detalhes sobre como tudo começou.

“Estudamos uma substância chamada Plasma Quark-Gluon que era a única matéria, que existia durante o primeiro microssegundo do Big Bang. Nossos resultados contam uma história única de como o plasma evoluiu no estágio inicial do universo”, explica You Zhou, Professor Associado do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague.

“Primeiro, o plasma que consistia de quarks e glúons foi separado pela expansão quente do universo. Em seguida, os pedaços de quark se transformaram em hádrons. Um hádron com três quarks forma um próton, que faz parte de núcleos atômicos. Esses núcleos são os blocos de construção que constituem a Terra, nós mesmos e o universo que nos cerca”, acrescenta.

O Plasma Quark-Gluon (PQG) estava presente no primeiro 0,000001 segundo do Big Bang e desapareceu em seguida por causa da expansão. Mas usando o Grande Colisor de Hádrons no CERN, os pesquisadores foram capazes de recriar essa primeira matéria na história e rastrear o que aconteceu com ela.

“O colisor esmaga íons do plasma com grande velocidade — quase na velocidade da luz. Isso nos capacita ver como o PQG evoluiu … para os núcleos em átomos e os blocos de construção da vida”, diz You Zhou.

“Além do uso do Grande Colisor de Hádrons, as pesquisas também desenvolveram um algoritmo capaz de analisar a expansão coletiva de partículas… Seus resultados mostram que o PQG costumava ser uma forma líquida fluente e que se distingue de outras matérias, mudando constantemente sua forma ao longo do tempo.

“Por muito tempo, os pesquisadores pensaram que o plasma era uma forma de gás, mas nossa análise confirma a última medição …, onde o Colisor de Hádrons mostrou que o PQG era fluente e tinha uma textura macia suave como a água. Os novos detalhes que fornecemos é que o plasma mudou sua forma ao longo do tempo, o que é bastante surpreendente e diferente de qualquer outra matéria que conhecemos e o que esperávamos”, diz You Zhou.

Apesar de parecer um simples detalhe isso nos traz um passo mais próximos de resolver o mistério do Big Bang e como o universo se desenvolveu durante seu primeiro microssegundo, de acordo com o cientista.

“Toda descoberta é um [dado] que melhora nossas chances de descobrir a verdade sobre o Big Bang. Levamos cerca de 20 anos para descobrir que o Plasma Quark-Gluon fluía antes de se transformar em hádrons e nos [átomos que constróem a] a vida. Portanto, nosso novo conhecimento sobre o comportamento em constante mudança do plasma é um grande avanço para nós”, conclui You Zhou.

O estudo foi publicado na revista científica Physics Letters B e foi realizado por You Zhou juntamente com Zuzana Moravcova, que é ph.D. no Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague.