Si chiama plasma di quark e gluoni, è stato prodotto all'interno del Large Hadron Collider (LHC), il super-acceleratore di particelle del CERN di Ginevra, ed è la forma più densa di materia mai osservata. E secondo gli scienziati sarebbe lo stato in cui si trovava l'intero universo negli istanti immediatamente successivi al big bang.

La sostanza ha una temperatura pari a più di 100 mila volte quella dell'interno del Sole e una densità superiore a quella di una stella di neutroni. "A parte i buchi neri, non esiste nulla di più denso", spiega David Evans, un fisico dell'Università di Birmingham a capo dell'équipe del rivelatore ALICE, uno degli strumenti all'interno di LHC che hanno permesso di osservare il plasma di quark e gluoni. "Un centimetro cubo di questa roba peserebbe 40 miliardi di tonnellate".

Provocando ogni secondo centinaia di migliaia di collisioni ad alta velocità, i fisici che stanno lavorando a LHC puntano a scindere le particelle subatomiche in forme ancora più elementari di materia, ricostruendo così lo stato dell'universo un trilionesimo di secondo dopo il Big Bang.

Gli scienziati di LHC hanno ottenuto il plasma di quark e gluoni facendo collidere ioni piombo (atomi di piombo privati degli elettroni) a una velocità di poco inferiore a quella della luce. Come dice il nome, è composto di quark (i "mattoni di costruzione" di protoni e neutroni, che a loro volta compongono i nuclei atomici) e di gluoni (dall'inglese glue, colla), le particelle che tengono uniti i quark attraverso la cosiddetta interazione nucleare forte.

Si pensa che, con il raffreddamento dell'universo, il quark di plasma e gluoni che esisteva subito dopo il Big Bang si sia aggregato fino a creare la materia come la conosciamo.

All'LHC è stata creata una quantità di quark di plasma e gluoni doppia, e doppiamente calda, rispetto a quella prodotta usando il Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) del Brookhaven National Laboratory di Upton, nello Stato di New York.

Le due versioni del plasma sono comunque molto simili, hanno spiegato gli scienziati durante il convegno Quark Matter 2011, in corso in questi giorni ad Annecy, in Francia. Entrambe, ad esempio, si comportano come un cosiddetto liquido perfetto: al loro interno, cioè, l'attrito è praticamente assente.

"Se si rimescola una tazza di tè con un cucchiaino, il liquido si muove per un po' poi si ferma. Un liquido perfetto, una volta rimescolato, continuerebbe a muoversi per sempre", spiega Evans.

Secondo alcune teorie, nel calore enorme dei primi istanti dell'universo quark e gluoni sarebbero stati ancora più distanziati, e il plasma si sarebbe comportato come un gas. L'équipe di ALICE sta dunque cercando si stabilire se, nelle fasi iniziali della sua formazione, il plasma prodotto da LHC si comporti come un gas. "Ci sono dei segnali, ma dobbiamo indagare più a fondo", dice Evans.

In ogni caso, i risultati sono entusiasmanti, sostiene Thomas Ludlam, capo del dipartimento di Fisica a Brookhaven: "Mostrano che oggi LHC [che ha cominciato a funzionare nel 2009 dopo più di un anno di rinvii a causa di problemi tecnici] è nettamente il centro dove si effettuano le ricerche più importanti".

Ludlam annuncia che presso RHIC si sta tentando di creare un plasma di quark e gluoni utilizzando energie più basse, in modo da scoprire a quale temperatura quark e gluoni si uniscono per formare protoni e neutroni.

LHC invece sta operando a metà della sua massima energia: il team di ALICE prevede di creare in futuro forme ancora più dense di plasma di quark e gluoni.