Nel laboratorio di Brookhaven a Long Island i fisici hanno registrato un segnale inatteso nei dati delle collisioni di ioni pesanti. L'esperimento STAR presso l'acceleratore RHIC ha mostrato una brusca riduzione delle fluttuazioni dell'impulso trasversale delle particelle a una determinata energia. Questo segnale potrebbe indicare una transizione di fase nella materia nucleare superdensa, simile a quella avvenuta nei primi istanti dopo il Big Bang.
Agli albori dell'Universo lo spazio era troppo caldo e denso perché potessero esistere gli atomi. Protoni e neutroni non si erano ancora formati, e la materia era una «zuppa» di quark e gluoni che scorreva liberamente: il plasma quark-gluone. Con l'espansione del cosmo la temperatura calava, i gluoni «incollavano» i quark in protoni e neutroni, e il plasma si trasformava in materia nucleare ordinaria. Fu una vera transizione di fase, simile al congelamento dell'acqua, ma a livello delle particelle fondamentali.
L'acceleratore RHIC ricrea tali condizioni per frazioni di secondo, accelerando ioni d'oro quasi fino alla velocità della luce. I nuovi dati di STAR hanno rivelato un «avvallamento» nelle oscillazioni dell'impulso delle particelle proprio nella regione di energie in cui si attende il punto critico della transizione di fase. Gli scienziati lo definiscono un possibile indizio che la transizione esista davvero e dipenda dalla densità e dalla temperatura.
La scoperta è importante non solo per la cosmologia. Comprendere il comportamento della materia a densità estreme aiuterà a capire che cosa accade all'interno delle stelle di neutroni, dove l'intera massa della stella è compressa fino alle dimensioni di una piccola città. Da ciò dipendono, per esempio, la velocità del suono nel loro nucleo e la soglia del collasso in un buco nero.
Tuttavia il segnale resta per ora un indizio. Spiegazioni alternative lo collegano al cambiamento della composizione delle particelle a diverse energie di collisione. Gli scienziati intendono analizzare i dati rimanenti di RHIC, che ha concluso la sua attività nell'anno 2026, per confermare o smentire la scoperta.
Se il punto critico sarà stabilito con certezza, ciò aprirà una nuova prospettiva sull'evoluzione della materia dai primi microsecondi dell'Universo fino agli oggetti più densi del cosmo.
