La comprensione delle origini del cosmo ha compiuto un balzo in avanti significativo grazie a un esperimento condotto presso il Large Hadron Collider (LHC) del CERN. Un’équipe internazionale di scienziati è riuscita a individuare la “scia” lasciata da una particella elementare mentre attraversa una materia primordiale la cui temperatura raggiunge i mille miliardi di gradi. Questa scoperta suggerisce che l’universo neonato non fosse composto da un semplice gas, ma da una sostanza con proprietà simili a quelle di un liquido ultra-caldo.
Pochi microsecondi dopo il Big Bang, l’intero universo era permeato da uno stato della materia esotico noto come plasma di quark e gluoni. In questa fase, la densità e il calore erano talmente estremi da impedire la formazione di strutture atomiche regolari. I nuclei si scioglievano, permettendo ai quark e ai gluoni — i componenti fondamentali che normalmente sono confinati all’interno di protoni e neutroni — di muoversi liberamente.
Per studiare questo fenomeno, i ricercatori hanno provocato collisioni tra nuclei atomici pesanti a velocità prossime a quella della luce. L’energia sprigionata ha creato per un istante fugace una goccia di plasma di dimensioni infinitesimali, circa diecimila volte più piccola di un atomo. In questo ambiente, le particelle non si comportano come singoli granelli di polvere, ma fluiscono collettivamente come un fluido.
La ricerca, pubblicata recentemente sulla rivista Physics Letters B, si è concentrata sull’osservazione di come un quark ad alta energia attraversi questo liquido primordiale. Gli scienziati hanno ipotizzato che il passaggio di un quark debba lasciare un segno nel plasma, in modo analogo a quanto avviene quando una barca taglia l’acqua: davanti si crea una pressione, mentre dietro si forma un piccolo “solco” o depressione.
Per isolare questo segnale estremamente debole, il team della collaborazione CMS (Compact Muon Solenoid) ha utilizzato come riferimento il bosone Z. Questa particella, mediatrice della forza nucleare debole, ha una caratteristica fondamentale: non interagisce quasi per nulla con il plasma. Mentre il quark viene rallentato e deviato dal “brodo” bollente, il bosone Z lo attraversa indenne, fungendo da marcatore pulito per indicare la direzione e l’energia originarie della collisione.
L’analisi dei dati ha rivelato una riduzione inferiore all’1% nella produzione di particelle nella zona immediatamente successiva al passaggio del quark. Sebbene la percentuale possa sembrare trascurabile, rappresenta la prima prova sperimentale chiara di una regione “depressa” lasciata dal quark. La forma e la profondità di questo solco forniscono informazioni cruciali sulla viscosità del plasma: se la materia fluisce come acqua, il solco si chiude subito; se somiglia più al miele, la traccia persiste.
Questa scoperta apre una finestra su un’epoca cosmica altrimenti invisibile. Poiché l’universo primordiale era opaco alla luce, i telescopi tradizionali non possono osservare ciò che accadde prima della formazione degli atomi. Gli esperimenti di collisione di ioni pesanti offrono l’unico modo per simulare e comprendere il comportamento della materia nelle prime fasi di vita del cosmo. I prossimi passi della ricerca mirano ad accumulare ulteriori dati per mappare con precisione millimetrica le proprietà di questo fluido ancestrale, svelando come il caos del Big Bang abbia iniziato a organizzarsi nella materia che conosciamo oggi.
