As duas versões estão alinhadas bloco a bloco, pela ordem do texto: título, o essencial e depois parágrafo a parágrafo. Quando a tradução fundiu ou dividiu um parágrafo, a casa correspondente fica vazia — nunca aproximamos duas passagens a olho.
Two oxygen nuclei, each made of eight protons and eight neutrons, hit each other at nearly the speed of light inside the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) at Brookhaven National Laboratory, in the United States. The impact breaks the nuclei apart and frees their protons and neutrons into the quarks and gluons they are made of. The result is quark-gluon plasma (QGP), the matter that existed during the first few microseconds after the Big Bang, and a tool for working out how protons, neutrons and atoms were first formed.
Dois núcleos de oxigénio, cada um composto por oito protões e oito neutrões, colidem quase à velocidade da luz no Colisionador Relativista de Iões Pesados (RHIC), no Laboratório Nacional de Brookhaven, nos Estados Unidos. O impacto desfaz os núcleos e liberta os seus protões e neutrões, que se desagregam nos quarks e glúões de que são formados. O resultado é o plasma de quarks e glúões (QGP), a matéria que existiu durante os primeiros microssegundos após o Big Bang, e uma ferramenta para perceber como se formaram pela primeira vez os protões, os neutrões e os átomos.
The plasma is too short-lived to be watched directly, even at RHIC or at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. Physicists therefore study the particles that fly out of each collision, recorded by detectors such as STAR, the Solenoidal Tracker at RHIC. The main clue is jet quenching. Energetic sprays of particles lose energy as they travel through the hot, dense matter left after the nuclei collide, and that loss is considered a signature of QGP. Studying the plasma also helps with other questions, such as the limits of nuclear stability and the search for exotic particles like X-particles. "One of the most powerful ways scientists study the QGP is by identifying where its signatures appear — and just as importantly, where these signatures turn off," said Li Yi, a professor of physics at Shandong University involved in the work.
O plasma tem uma duração demasiado curta para ser observado diretamente, mesmo no RHIC ou no Grande Colisionador de Hadrões (LHC), do CERN. Os físicos estudam, por isso, as partículas que saem de cada colisão, registadas por detetores como o STAR (Solenoidal Tracker do RHIC). A principal pista é o jet quenching, ou seja, a perda de energia dos jatos: os jatos energéticos de partículas perdem energia ao atravessar a matéria quente e densa que fica após a colisão dos núcleos, e essa perda é considerada uma assinatura do QGP. O estudo do plasma ajuda também noutras questões, como os limites da estabilidade nuclear e a procura de partículas exóticas, como as partículas X. «Uma das formas mais poderosas de os cientistas estudarem o QGP é identificar onde aparecem as suas assinaturas e, igualmente importante, onde essas assinaturas desaparecem», afirmou Li Yi, professor de física na Universidade de Shandong e envolvido no trabalho.
Gold was the benchmark. Gold nuclei, with 78 protons and 118 neutrons, showed jet quenching, and their lower-energy particles moved together like a perfect liquid with no resistance. The RHIC team wanted to know whether a much lighter system would produce the same signature. Its oxygen-oxygen collisions, run at 200 GeV (200 billion electron volts) at RHIC in 2021, showed 20 percent suppression of high-energy particles from jet quenching. That is lower than the figures for gold and lead, but the researchers say it is still proof that QGP formed. Researchers at CERN have also studied oxygen-oxygen collisions, which lets the two teams compare their findings.
O ouro era a referência. Os núcleos de ouro, com 78 protões e 118 neutrões, mostraram jet quenching, e as suas partículas de menor energia moviam-se em conjunto como um líquido perfeito, sem qualquer resistência. A equipa do RHIC quis saber se um sistema muito mais leve produziria a mesma assinatura. As suas colisões oxigénio-oxigénio, realizadas a 200 GeV (200 mil milhões de elétrons-volt) no RHIC em 2021, mostraram uma supressão de 20 % das partículas de alta energia causada pelo jet quenching. Esse valor é inferior aos registados para o ouro e para o chumbo, mas os investigadores afirmam que continua a ser uma prova de que o QGP se formou. Investigadores do CERN também estudaram colisões oxigénio-oxigénio, o que permite às duas equipas comparar os resultados.
Rongrong Ma, a STAR physicist at Brookhaven National Laboratory, described the goal: "We are pushing the boundaries in two ways to explore the minimal conditions for creating a QGP, both in terms of the nucleus size by looking at these small oxygen-oxygen collisions, but also by looking at data from lower collision energies — and we still see this crucial QGP signature."
Rongrong Ma, física do STAR no Laboratório Nacional de Brookhaven, descreveu o objetivo: «Estamos a ultrapassar limites de duas formas para explorar as condições mínimas para criar um QGP, tanto em termos do tamanho do núcleo, ao observar estas pequenas colisões oxigénio-oxigénio, como ao analisar dados de energias de colisão mais baixas, e continuamos a ver esta assinatura crucial do QGP.»
For now, the gain is for physics rather than for any device. Theorists who study the early universe and nuclear stability get a smaller, simpler reference point than gold collisions, and experimenters can check their results against CERN's. The collisions also show how far the signature survives as the system shrinks, which is the boundary the team set out to find. No date is given for the next findings. The new sPHENIX detector, now part of RHIC's setup, should bring much more to light in the coming period.
Por agora, o ganho é para a física e não para qualquer equipamento. Os teóricos que estudam o Universo primitivo e a estabilidade nuclear dispõem de um ponto de referência mais pequeno e mais simples do que as colisões de ouro, e os experimentadores podem confrontar os seus resultados com os do CERN. As colisões mostram também até onde a assinatura sobrevive à medida que o sistema encolhe, que era precisamente a fronteira que a equipa pretendia encontrar. Não há data prevista para as próximas conclusões. O novo detetor sPHENIX, que agora faz parte da configuração do RHIC, deverá trazer muito mais informação nos próximos tempos.