Nel crogiolo infuocato dell'universo primordiale, pochi istanti dopo il Big Bang, la materia come la conosciamo non esisteva. Invece, una “zuppa” surriscaldata di quark e gluoni turbinava, uno stato della materia noto come plasma quark-gluone.
Per la prima volta, i ricercatori hanno modellato con precisione questo stato primordiale, rivelando un elemento fondamentale e a lungo sfuggente della storia del cosmo. Questa scoperta, realizzata da un team di ricerca italiano, offre una visione senza precedenti dell'infanzia dell'universo.
La sfida risiede nella forza nucleare forte, che lega insieme i quark. Questa forza è incredibilmente intensa e non cede facilmente alle equazioni standard. Per superare questo, il team ha impiegato simulazioni numeriche avanzate, in particolare la cromodinamica quantistica su reticolo (QCD), combinata con il metodo Monte Carlo.
Questo approccio ha permesso loro di simulare temperature superiori ai 2 milioni di miliardi di gradi Kelvin, vicine alla transizione elettrodebole. Il risultato è l'equazione di stato più accurata mai ottenuta per il plasma quark-gluone, che collega le proprietà termodinamiche fondamentali.
Sorprendentemente, anche a queste temperature estreme, quark e gluoni non erano liberi. La forza forte è rimasta dominante, prima di quanto si pensasse in precedenza. Questa scoperta affina la nostra comprensione della nascita della materia, degli scenari di formazione delle particelle e dell'evoluzione delle forze fondamentali.
Questa ricerca sottolinea il potenziale dei metodi di calcolo ad alte prestazioni come la QCD su reticolo. Questi strumenti saranno cruciali per svelare altri misteri della fisica fondamentale, come l'unificazione delle forze e i momenti successivi all'inflazione cosmica. Comprendere i primi microsecondi dell'universo non è solo teorico; si tratta di capire le radici stesse dell'esistenza.