Novo Estado da Matéria Criado no CERN
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A EXPERIÊNCIA NA50 DO CERN E A SUPRESSÃO J/$J/\psi$

A experiência NA50 é uma colaboração internacional de 100 físicos oriundos de Laboratórios e Universidades de 6 países Europeus que se desenrola junto do acelerador SPS (Super Proton-Synchrotron) do CERN, o Laboratório Europeu de Física de Partículas, sediado em Genebra.

NA50 tem por objectivo a pesquisa de um novo estado da matéria - o Plasma de Quarks e Gluões (QGP), através do estudo das suas características, nomeadamente a temperatura e a densidade bariónica correspondentes à transição da fase da matéria hadrónica (em que os quarks e gluões se encontram confinados dentro dos hadrões, ou seja, os protões e os neutrões que constituem a matéria normal) para a de plasma (em que os quarks e gluões se encontram livres, isto é, desconfinados, como na sopa primitiva, alguns microssegundos após o Big-Bang).

A experiência estuda colisões de feixes de iões ultra-relativistas de chumbo com alvos de chumbo, através da detecção de pares de muões correlacionados com a energia transversa neutra libertada na interacção. Quanto mais energia se libertar numa colisão, maiores são a densidade e temperatura atingidas no ponto em que os dois núcleos de chumbo se cruzam.

Por analogia com a termodinâmica, quando aquecemos um líquido a uma certa temperatura e/ou pressão bem definidas (chamadas críticas), o líquido evapora-se, ou seja, muda de estado físico, isto é, dá-se uma transição da fase líquida para a fase gasosa.

O sinal mais importante (ou assinatura) do Plasma de Quarks e Gluões que tem vindo a ser estudado por NA50 é a supressão do mesão J/$J/\psi$, partícula formada por um par $c \bar{c}$, isto é, quark-antiquark com charme (quarks pesados, muito raros na matéria hadrónica normal).

Na verdade, num sistema muito denso, os quarks e gluões encontram-se muito juntos, o que inibe o par de quarks $c \bar{c}$ de se relacionarem. Realmente, uma vez que os quarks c e $\bar{c}$ são pesados, precisam de uma distância grande entre si (relativamente a quarks mais leves que formam outras partículas, mais usuais) para que a formação do mesão J/$J/\psi$ se dê. O mesão J/$J/\psi$ é pois suprimido neste meio muito denso.

O importante resultado obtido na produção do mesão J/$J/\psi$ em interacções ultra-relativistas chumbo-chumbo apresenta uma supressão anómala com dois efeitos de limiar, que se visualizam através de duas variações bruscas em função da energia posta em jogo na colisão. Este resultado, por si só ou também conjugado com os resultados obtidos pela nossa experiência precedente, NA38, e relativos a outras colisões (protão contra diversos materiais - desde carbono a tungsténio, oxigénio-urânio e enxofre-urânio), é típico de uma transição de fase e é assim naturalmente explicado no quadro da formação do Plasma de Quarks e Gluões, não existindo nenhum modelo baseado em explicações hadrónicas 'clássicas' que o possa explicar (estes modelos, dado não usarem o conceito de transição de fase, exibem sempre uma só curvatura e não um comportamento com variações bruscas e mudança de curvatura).