Durante las primeras millonésimas de segundo después del Big Bang no había átomos, planetas ni estrellas. Ni siquiera protones y neutrones existían todavía como los conocemos. El universo estaba ocupado por una especie de sopa extremadamente caliente de quarks y gluones que podían moverse con mucha más libertad.
Ese estado, conocido como plasma de quarks y gluones (QGP), desapareció cuando el cosmos comenzó a enfriarse. Pero los físicos han encontrado una manera bastante violenta de recuperarlo: hacer chocar núcleos atómicos casi a la velocidad de la luz dentro del Gran Colisionador de Hadrones.
Durante años, los protagonistas habituales fueron elementos pesados como el plomo. Ahora el experimento ALICE del CERN ha encontrado señales de comportamiento hidrodinámico utilizando oxígeno-16 y neón-20, sistemas considerablemente más pequeños. El trabajo fue publicado el 17 de agosto en Physical Review Letters. Y eso plantea una pregunta que los físicos todavía no saben responder: ¿cuán pequeño puede ser un choque antes de que deje de aparecer esta materia primordial?
Cambiaron núcleos de más de 200 nucleones por otros de 16 y 20
El plasma de quarks y gluones necesita condiciones brutales. El CERN explica que puede alcanzar temperaturas más de 100.000 veces superiores a la del núcleo del Sol. En esas condiciones, protones y neutrones dejan de comportarse como estructuras independientes y aparecen sus componentes fundamentales.
Lo interesante es que hasta hace relativamente poco se asociaba su producción principalmente con las colisiones de iones pesados. Un núcleo de plomo contiene 208 protones y neutrones. El oxígeno-16 tiene solo 16 y el neón-20, 20.
En julio de 2025, el LHC hizo chocar por primera vez haces de estos elementos a una energía de 5,36 TeV por par de nucleones. ALICE analizó después cómo se distribuían las partículas producidas.
No pueden observar directamente la diminuta gota de plasma: existe durante una fracción ínfima de segundo y enseguida se expande y desaparece. Lo que sí pueden estudiar es la huella que deja en las partículas posteriores. Y esas partículas no salieron disparadas de manera completamente aleatoria.
Las partículas comenzaron a comportarse como si procedieran de una diminuta gota de líquido
ALICE detectó lo que los físicos llaman flujo elíptico y triangular: patrones colectivos en la dirección hacia la que salen las partículas después del impacto. Los modelos hidrodinámicos reprodujeron bien esos resultados, y apareció además algo especialmente curioso: las diferencias entre el oxígeno y el neón conservaban información sobre la geometría original de sus núcleos.
El neón-20 no es perfectamente esférico. Los modelos lo describen con una geometría alargada que los investigadores comparan con un bolo de bolera. Esa forma inicial termina dejando una señal medible en la distribución final de partículas.
You Zhou, investigador que lideró el trabajo desde el entorno del Instituto Niels Bohr, lo resumió diciendo que habían llevado hasta el límite el tamaño de los núcleos capaces de recrear esa materia primordial.
Es algo parecido a intentar averiguar la forma de un objeto mirando únicamente su sombra: el plasma desaparece, pero el movimiento de las partículas conserva información sobre aquello que existió instantes antes.
El siguiente candidato es todavía más pequeño: helio
Los resultados de ALICE tampoco están aislados. ATLAS, CMS y LHCb han encontrado durante el último año otras señales compatibles con la aparición de QGP en colisiones de oxígeno y neón, entre ellas pérdida de energía de quarks y gluones al atravesar el medio y supresión en la producción de determinadas partículas.
Eso no significa que el CERN esté reproduciendo literalmente el Big Bang. Lo que consigue es generar temporalmente algunas condiciones similares a las existentes durante los primeros microsegundos del universo.
Ahora quieren seguir reduciendo la escala. El próximo objetivo propuesto por los investigadores es helio-4, cuyo núcleo contiene únicamente dos protones y dos neutrones. Si un sistema tan pequeño también muestra un comportamiento compatible con el plasma de quarks y gluones, el límite volverá a desplazarse.
Y ahí está posiblemente lo más interesante del descubrimiento. Después de décadas intentando producir gotas cada vez mejor controladas de la materia más antigua que conocemos, el nuevo problema del CERN ya no es cómo hacerla aparecer, sino descubrir cuánto pueden reducir el experimento antes de que finalmente desaparezca.
