Relativistic Heavy Ion Collider Se Aposenta: Uma Retrospectiva e Perspectivas Futuras

29/03/2025 Física

Após um quarto de século colidindo núcleos de ouro em velocidades próximas à da luz, o Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) no Brookhaven National Laboratory está concluindo sua pesquisa inovadora. A 25ª e última execução deste colisor marca o fim de uma era, abrindo caminho para sua transformação no Electron-Ion Collider (EIC).

Um Legado de Pesquisa em Plasma de Quarks e Glúons

Ao longo de 2025, os físicos do RHIC se concentrarão na coleta de dados abrangentes sobre o plasma de quarks e glúons, a sopa primordial de partículas que existiu na infância do universo. "O principal objetivo do RHIC era recriar, pela primeira vez na Terra, o plasma de quarks e glúons, um estado da matéria presente microssegundos após o Big Bang, e nós conseguimos", explicou James Dunlop, Chefe Adjunto do Departamento de Física Nuclear do Brookhaven Lab. "Uma das principais conquistas do RHIC não é apenas criar o plasma de quarks e glúons, mas também descobrir que suas propriedades são significativamente diferentes das previsões iniciais."

Dunlop comparou a descoberta a descobrir que ferver água resulta em uma substância mais fluida do que a própria água. O plasma de quarks e glúons se comporta como o líquido mais perfeito conhecido.

Prioridades da Execução Final

O foco principal da execução final são as colisões ouro-ouro em energias de 200 bilhões de elétron-volts. Essas colisões serão conduzidas até junho, com uma pausa durante os meses quentes de verão de julho e agosto. O objetivo é coletar observações de 10 bilhões de eventos, de acordo com Lijuan Ruan, co-porta-voz do detector STAR do colisor.

"Também planejamos usar os gatilhos do nosso detector - sensores que analisam as características da colisão em tempo real - para coletar um grande número de eventos enriquecidos com partículas de alta energia", acrescentou Ruan.

Colaboração e Pesquisa Futura

Assim como o Large Hadron Collider no CERN, o RHIC utiliza vários experimentos para extrair dados de colisões. Em sua execução final, o detector sPHENIX do colisor visa capturar dados de aproximadamente 50 bilhões de eventos de colisão para estudar o plasma de quarks e glúons. Megan Connors, física da Georgia State University e co-porta-voz do sPHENIX, afirmou: "Ao combinar as medições do RHIC com experimentos de alta energia no Large Hadron Collider, que produz QGP em temperaturas mais altas, podemos melhorar nossa compreensão de como essa matéria exótica se comporta conforme sua temperatura muda."

Transição para o Electron-Ion Collider (EIC)

Após a execução final do RHIC, Brookhaven reaproveitará o colisor no Electron-Ion Collider (EIC). Esta transição envolverá a reutilização de componentes existentes e a adição de novos para acelerar elétrons. O EIC será encarregado de investigar a estrutura interna dos núcleos atômicos, prótons e nêutrons, com foco específico na força nuclear forte que une os quarks.

"Do RHIC ao EIC, os cientistas estão traçando a transição da matéria nuclear de um estado quente e denso, gerado em colisões ouro-ouro, para usar elétrons - os menores projéteis - para sondar a matéria nuclear fria no EIC", disse o co-porta-voz do sPHENIX, Jin Huang.

Esta pesquisa fundamental tem implicações para projetos de física nuclear e para a compreensão da sopa primordial de partículas que existiu no início do universo. Essa pesquisa básica é essencial, desde que os laboratórios de ciência recebam recursos adequados.