El Colisionador Relativista de Iones Pesados Se Retira: Una Mirada al Pasado y Perspectivas Futuras

29/03/2025 Física

Después de un cuarto de siglo colisionando núcleos de oro a velocidades cercanas a la de la luz, el Colisionador Relativista de Iones Pesados (RHIC) en el Laboratorio Nacional de Brookhaven está concluyendo su investigación innovadora. La 25ª y última ejecución de este colisionador marca el final de una era, allanando el camino para su transformación en el Colisionador de Electrones e Iones (EIC).

Un Legado de Investigación en Plasma de Quarks y Gluones

A lo largo de 2025, los físicos del RHIC se concentrarán en la recopilación de datos exhaustivos sobre el plasma de quarks y gluones, la sopa primordial de partículas que existió en la infancia del universo. "El principal objetivo del RHIC era recrear, por primera vez en la Tierra, el plasma de quarks y gluones, un estado de la materia presente microsegundos después del Big Bang, y lo logramos", explicó James Dunlop, Jefe Adjunto del Departamento de Física Nuclear del Laboratorio de Brookhaven. "Uno de los principales logros del RHIC no es solo crear el plasma de quarks y gluones, sino también descubrir que sus propiedades son significativamente diferentes de las predicciones iniciales."

Dunlop comparó el descubrimiento con encontrar que hervir agua resulta en una sustancia más fluida que el agua misma. El plasma de quarks y gluones se comporta como el líquido más perfecto conocido.

Prioridades de la Ejecución Final

El enfoque principal de la ejecución final son las colisiones oro-oro a energías de 200 mil millones de electronvoltios. Estas colisiones se llevarán a cabo hasta junio, con una pausa durante los calurosos meses de verano de julio y agosto. El objetivo es recopilar observaciones de 10 mil millones de eventos, según Lijuan Ruan, co-portavoz del detector STAR del colisionador.

"También planeamos utilizar los disparadores de nuestro detector, sensores que analizan las características de la colisión en tiempo real, para recopilar una gran cantidad de eventos enriquecidos con partículas de alta energía", agregó Ruan.

Colaboración e Investigación Futura

Al igual que el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, el RHIC utiliza varios experimentos para extraer datos de colisiones. En su ejecución final, el detector sPHENIX del colisionador tiene como objetivo capturar datos de aproximadamente 50 mil millones de eventos de colisión para estudiar el plasma de quarks y gluones. Megan Connors, física de la Universidad Estatal de Georgia y co-portavoz de sPHENIX, afirmó: "Al combinar las mediciones del RHIC con experimentos de alta energía en el Gran Colisionador de Hadrones, que produce QGP a temperaturas más altas, podemos mejorar nuestra comprensión de cómo se comporta esta materia exótica a medida que cambia su temperatura."

Transición al Colisionador de Electrones e Iones (EIC)

Después de la ejecución final del RHIC, Brookhaven reutilizará el colisionador en el Colisionador de Electrones e Iones (EIC). Esta transición implicará la reutilización de componentes existentes y la adición de nuevos para acelerar electrones. El EIC se encargará de investigar la estructura interna de los núcleos atómicos, protones y neutrones, con un enfoque específico en la fuerza nuclear fuerte que une los quarks.

"Desde RHIC hasta EIC, los científicos están trazando la transición de la materia nuclear de un estado caliente y denso, generado en colisiones oro-oro, a utilizar electrones, los proyectiles más pequeños, para sondear la materia nuclear fría en el EIC", dijo el co-portavoz de sPHENIX, Jin Huang.

Esta investigación fundamental tiene implicaciones para proyectos de física nuclear y para la comprensión de la sopa primordial de partículas que existió al principio del universo. Esta investigación básica es esencial, siempre que los laboratorios de ciencia reciban recursos adecuados.