Pesquisadores do Instituto Niels Bohr, em parceria com a Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN), conseguiram um feito que redefine os limites da física experimental: ao utilizar o Grande Colisor de Hádrons (LHC), eles recriaram o estado primordial da matéria que existia no Universo apenas um milionésimo de segundo após o Big Bang. O marco, no entanto, não veio do uso de núcleos pesados como o chumbo, mas sim de elementos surpreendentemente leves, como oxigênio e néon, desafiando décadas de suposições teóricas.
Até então, a comunidade científica acreditava que a reprodução do Plasma de Quarks e Glúons (QGP), a famosa “sopa primordial”, dependia inevitavelmente da colisão de núcleos massivos para gerar as temperaturas e densidades extremas necessárias. O novo experimento, ao utilizar oxigênio-16 e néon-20 — isótopos cerca de dez vezes mais leves que o chumbo —, produziu os mesmos sinais indicativos do estado de “líquido perfeito” do QGP, provando que o caminho para entender o Big Bang pode ser mais curto e acessível do que se imaginava.
O Plasma de Quarks e Glúons: entenda a sopa primordial
Para compreender a magnitude do que foi feito, é preciso entender o que é o QGP. Nos instantes iniciais do Cosmos, a matéria como a conhecemos simplesmente não existia. O Universo era uma sopa extremamente quente e densa onde os quarks (componentes fundamentais de prótons e nêutrons) e os glúons (as partículas que “colam” os quarks) nadavam livremente, sem se organizar em estruturas maiores. Esse estado é tecnicamente chamado de líquido perfeito, pois sua viscosidade é a menor possível segundo as leis da física.
Estudar o QGP é, para os físicos, a maneira mais direta de reproduzir em laboratório o momento da criação do Universo. Esse estado de protomatéria é fugaz — dura apenas instantes infinitesimais — e não existe naturalmente em nenhum outro lugar no cosmos, já que, conforme o Universo se expandiu e esfriou, os quarks e glúons começaram a se unir, formando partículas cada vez mais complexas.
Por que usar núcleos leves mudou o jogo?
Por anos, acreditou-se que a criação do QGP exigia a violência de colisões entre núcleos pesados, como o chumbo, para alcançar as densidades de energia necessárias. O chumbo, com seus 82 prótons e 126 nêutrons, era o candidato natural. No entanto, o Dr. You Zhou, professor associado do Instituto Niels Bohr, liderou uma equipe que “chegou ao limite” do que é possível com elementos leves. Em comunicado, Zhou afirmou que foram capazes de recriar condições similares às do Big Bang sem “explodir nada”, utilizando núcleos de oxigênio-16 e néon-20 colidindo no LHC a velocidades próximas à da luz.
O resultado é um avanço metodológico significativo. Ao usar elementos mais leves, os cientistas podem agora investigar uma transição de fase da matéria que antes era inacessível, observando como um núcleo estável se transforma no plasma primordial. A técnica permite, ainda, um fenômeno curioso: ver o “fantasma” dos núcleos.
O “fantasma” geométrico dos núcleos
Como o QGP dura apenas alguns instantes e não pode ser observado diretamente, os pesquisadores monitoram o rastro deixado pelo padrão de movimento das partículas após o resfriamento. A grande sacada do experimento foi perceber que esse rastro carrega uma “sombra” geométrica que reflete o formato original do núcleo que colidiu. Enquanto o oxigênio-16, de estrutura mais simétrica, deixa um fantasma arredondado, o néon-20 projeta um formato alongado, comparado a um pino de boliche.
Em ambos os casos, o QGP se comporta como um fluido enquanto está quente e, ao esfriar, reassume a forma de partículas comuns. Essa descoberta abre uma nova janela para entender como a geometria nuclear influencia a dinâmica do plasma primordial, algo que era impossível de estudar com núcleos esféricos e pesados como o chumbo.
Próximos passos: hélio-4 e o limite mínimo da matéria
O experimento atual sugere que a relação entre elementos leves e a formação do Universo é mais profunda do que se pensava. O próximo passo já está definido: repetir o procedimento com elementos ainda mais leves, como o hélio-4, para determinar o limite mínimo de matéria necessário para a formação do QGP. A pergunta que move essa investigação é: qual é o menor núcleo capaz de gerar um estado de plasma primordial?
O Professor Zhou está confiante de que os cientistas envolvidos no Experimento ALICE (Um Grande Experimento de Colisão de Íons) do LHC, dedicado a estudar o nascimento do Universo, poderão determinar como o QGP se organizou posteriormente na matéria que forma tudo o que existe. Não se trata de reverter a entropia ou criar um Big Bang em escala laboratorial, mas sim de entender as condições exatas que desencadearam a formação do cosmos. Saber mais sobre o primeiro milionésimo de segundo do Universo pode soar abstrato, mas cada peça desse quebra-cabeça ajuda a física a se aproximar de uma teoria unificada.
Referências bibliográficas
ABUALROB, I. J., ACHARYA, S., AGLIERI RINELLA, G. et al. Evidence of Nuclear Geometry-Driven Anisotropic Flow in O+O and Ne+Ne Collisions at √𝑠NN=5.36 TeV. Physical Review Letters, Volume 137 (082301), 17 páginas, publicado em 17 de agosto de 2026.
DOI: 10.1103/gymp-vp87
