Plasma, mais um estado da matéria. Mas que estado seria este? Bom, todo mundo conhece os 3 estados básicos: sólido, liquido e gasoso. Certo? E como seria este novo estado?
Pra começo de conversa, nem é um estado novo. Na verdade, historicamente falando, é o mais antigo de todos e está presente no universo desde a sua mais tenra idade. É que para imaginar o universo você deve pensá-lo de trás pra frente: muito, muito quente (e denso) no início e que foi esfriando até chegar na temperatura que temos agora. Ou seja, o resfriamento permitiu que as outras fases da matéria passassem a existir e não apenas o plasma. Mas descobrimos o plasma apenas recentemente quando tivemos tecnologia para isso. Quer dizer, nem tão recente assim. O físico Langmuir descobriu este estado da matéria lá nos anos de 1920, trabalhando nos laboratórios da General Electric.
Mas no consiste o plasma, mesmo? É um gás altamente ionizado composto por elétrons e íons positivos livres, resultando num gás com carga elétrica total nula. Como? Ao aquecermos um gás nós fornecemos energia às suas moléculas, que terão seus elétrons arrancados de suas órbitas. O resultado disso será um gás onde teremos a separação dos elétrons de seus núcleos atômicos. Logo, teremos um gás onde os elétrons estarão livres (e os núcleos positivos também). Ué, mas as cargas contrárias não deveriam se atrair, Serjão? Com certeza! Porém, a energia no gás é muito intensa, fazendo com que a agitação térmica impeça a união das partículas com cargas opostas. A explicação acima é para o que chamamos de plasma térmico, que ocorrer, por exemplo, no interior de estrelas ou durante a passagem de um raio na atmosfera. Há os plasmas não térmicos, no qual os elétrons estão numa temperatura muito mais elevada que os íons positivos que compõem o plasma. Neste caso, os elétrons trafegam pelo plasma com velocidades muito elevadas, enquanto o restante do plasma permanece em relativa tranquilidade, com temperatura próxima da temperatura ambiente. As lâmpadas de neônio funcionam com base nesse fenômeno (Langmuir trabalhava na General Electric, lembra?).
Por outro lado, o plasma de quarks e gluons seria o quê? Lembrando que quarks e gluons são os constituintes básicos da matéria e que os gluons são as partículas que relacionam um quark com o outro (o fóton faz o mesmo para o caso dos elétrons, prótons e outras partículas), então temos um plasma que contém este tipo de matéria, chamada de matéria não bariônica: quarks e gluons livres! Ué, mas eles estavam presos em que mesmo? Loga história...vamos por partes.
Este tipo de estado da matéria está previsto na Cromodinâmica Quântica (QCD, acrônimo em inglês), que é a teoria das interações fortes, para temperaturas e densidade muito elevadas. É muito provável que tenha sido o estado dominante da matéria no universo durante seus primeiros microsegundos de vida. O estudo deste tipo de matéria é feito dentro do chamado Plasma de Quarks e Gluons (QGP, acrônimo em inglês), que é a parte da QCD que estuda estes objetos. Há diversos experimentos ao redor do mundo procurando por este estado da matéria. Atualmente, o Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC) no BNL e o Large Hadron Collider (LHC) no CERN buscam por este tipo de matéria. No entanto, é curioso notar que nos anos de 1980 e 1990 já havia indicativo de que este estado da matéria já poderia sido observado, mas deixaram isso passar despercebido no chamado Super Proton Synchrotron (SPS) no CERN. Ocorre que é bastante difícil encontrar as assinaturas deste tipo de evento (o plasma de quarks e gluons). Talvez a descoberta do bóson W no SPS tenha obscurecido um pouco a busca por este plasma.
Voltarei a falar sobre este assunto num próximo post, porque este é só o introdutório sobre o tema. Daí falarei de como os quarks e gluons se tornam livres e de como surge o plasma destes carinhas.
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