Liquidos o gases en el Universo primigenio

Fotografía de una colisión entre dos haces de iones de oro que se produjo en el RHIC en el 2005, en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, USA

Uno de los problemas que ha intrigado a los científicos que estudian el Universo es la presencia de líquidos (masas de material que se comportan como tales) en lugares donde se hubiera esperado que hubiera gases. Para darle a una respuesta a este tipo de preguntas, alugnos laboratorios han desarrollado modelos de líquidos usando arena y otros materiales granulares (e.g. diminutos granos de cobre). Por ejemplo, han realizado experimentos que arrojan a presión estos materiales sobre una superficie sólida, y luego observan los patrones de dispersión. Se ha encontrado que éstos líquidos son semejantes al líquido que se produce en las colisiones de núcleos pesados como el oro a velocidades cercanas a la de la luz, en aceleradores gigantescos tales como el RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider), en donde en el año 2005 se logró crear un plasma de quarks-gluones que exhibe un comportamiento que algunos afirman es semejante al que que tendría un líquido perfecto.

El plasma de quarks y gluones existió en la naturaleza durante la fase más temprana de formación del Universo, justo luego de que tuviera lugar el Big Bang; unas 10 millónesimas de segundo después de este evento primigenio, antes de que el recien creado Universo empezara a enfriarse, cuando los átomos aún no existían. Los principales componentes de los átomos, los protones y los neutrones, tampoco existían. Fue durante esa brevísima fracción de segundo, cuando se cree que los flujos de materia ardiente se dispersaron en todas las direcciones y se formó el plasma de quark-gluon. Cuando el Universo se enfrió, este plasma se organizó en partículas más complejas tales como los protones y neutrones.

En lugar de que fuera un gas, como habían creído los científicos, ese plasma primigenio se comporta como un líquido. Una especie de sopa primitiva que los científicos han definido como líquido perfecto. A diferencia de los líquidos ordinarios en el que las moléculas se mueven al azar, en este plasma y en los líquidos perfectos, las partículas que lo forman se mueven con un alto grado de coordinación, como si fueran peces individuales en un cardumen que se desplaza por el agua evitando un predador. Los científicos sostienen que el movimiento de este fluido era casi perfecto en términos de las predicciones de las ecuaciones de la hidrodinámica.

Nota

Es curioso que una forma líquida se encuentre en el origen del Universo y en el de la vida. Se cree que la vida nació de un caldo primigenio, en el que moléculas más simples se fueron agregando en moléculas cada vez más complejas. Uno de los primeros experimentos que produjo evidencia de este caldo primigenio fue el de Stanley Miller. Este científico hizo circular en un matraz agua y aire que contenía metano, hidrógeno y amoníaco y lo expuso a descarrgas de alto voltaje y luz ultravioleta, como para reproducir las condiciones de la atmósfera primitiva. Luego de una semana de que tuuvier alugar este experimento, Miller realizó un análisis y encontró que en este caldo originario se habían formado aminoácidos y otras sustancias orgánicas complejas, que él sostuvo podrían haber funcionado como los ladrillos más elementales para hacer la vida (evolutivamente hablando, por supuesto).

En los líquidos parece haber patrones de flujo particulares y un contacto más cercano entre las partículas que los componen que en los gases en donde el encuentro entre partículas en menos probable y su distancia mayor. En los líquidos tiene lugar un contacto menos azaroso que en los gases, como se ha observado que ocurre en los líquidos perfectos, donde se ha observado un acoplamiento casi perfecto entre las partículas que lo constituyen. Algo en todo caso que está presente en la arquitectura de los líquidos, parece propiciar la creación de un orden superior a partir de un estado más caótico. Esta reflexión nos hace ver a los líquidos como sustratos ideales para la creatividad y la transición hacia estados de orden superior mediante la recombinación de elementos que flotan en una matriz que propicia su interacción estrecha.

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