En las colisiones de iones pesados del colisionador LHC del CERN ocurre algo que, dicho rápido, suena contradictorio: miles de partículas salen disparadas en todas direcciones, pero lo hacen siguiendo patrones que parecen coordinados, como si hubieran “hablado” entre ellas. Esa coordinación es una de las firmas del plasma de quarks y gluones (QGP, por sus siglas en inglés), el estado de la materia en el que quarks y gluones dejan de estar encerrados dentro de protones y neutrones y pasan a formar una sopa extremadamente caliente y densa, parecida a la que habría existido microsegundos después del Big Bang.
Lo interesante de las nuevas mediciones en el LHC es que se centran en un tipo de movimiento colectivo llamado flujo radial. Si el flujo elíptico fue durante años el “termómetro” estrella para demostrar que el QGP se comporta como un líquido casi perfecto, el flujo radial es como mirar ahora la presión de ese líquido desde otro ángulo: no solo importa hacia dónde “prefiere” escapar la materia, sino con qué empuje global se expande. El trabajo lo lidera el experimento ATLAS, con un resultado complementario publicado por ALICE en el mismo número de Physical Review Letters, de acuerdo con comunicados de Brookhaven National Laboratory y Stony Brook University.
El “flujo” como huella de una presión descomunal
Para hacerse una idea sin fórmulas: imagina una olla a presión sin tapa. Si dentro hay vapor con mucha presión, el contenido no sale de manera tímida; se expande con fuerza. En una colisión de iones pesados, la “olla” es diminuta y dura poquísimo, pero la lógica es similar. El choque crea una región ultracaliente con gradientes de presión enormes. Esos gradientes empujan el sistema a expandirse y enfriarse. El patrón de expansión queda impreso en las partículas finales que detectan los experimentos.
Durante años, gran parte del foco estuvo en el flujo elíptico, que aparece porque muchas colisiones no son perfectamente frontales. Cuando dos núcleos chocan ligeramente descentrados, la zona de solapamiento tiene forma de almendra; el material resultante encuentra “salidas” más fáciles en ciertas direcciones que en otras. El hecho de que esa diferencia direccional fuera tan marcada llevó a una conclusión fuerte: el QGP no era un gas de partículas independientes, sino un fluido con muy poca fricción interna, es decir, con baja viscosidad de cizalla. Esto se convirtió en una pieza clave del relato que arrancó en el RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) en los primeros años 2000 y que después el LHC amplió con energías mayores.
Qué cambia con el flujo radial: misma película, cámara distinta
El flujo radial se refiere al empuje “hacia afuera” del sistema en todas direcciones, como si el material expandiera su volumen de manera global. No depende tanto de la forma de almendra de una colisión descentrada, sino de cómo se transforma la presión inicial en una expansión colectiva que acelera a las partículas.
Aquí está el matiz importante que subrayan los equipos: el flujo radial tiene un origen geométrico distinto al del flujo elíptico y, por tanto, pone a prueba otras propiedades del fluido. Jiangyong Jia (Stony Brook University y Brookhaven Lab), que lideró el análisis en ATLAS, destaca que este tipo de flujo es sensible a un “tipo de viscosidad” diferente, un guiño a que el QGP no se describe con un solo parámetro de fricción. En lenguaje llano: un fluido puede resistirse a deformarse por “cizalla” (capas que se deslizan) y también puede resistirse a cambios de volumen (lo que suele asociarse a la viscosidad volumétrica). Mirar el flujo radial ayuda a separar esas contribuciones y a poner límites más finos a cómo “disipa” energía el plasma.
Cómo lo midieron ATLAS y por qué ALICE es una confirmación clave
La novedad no es solo “medir el flujo radial”, sino hacerlo con observables diseñados para detectar correlaciones de momento transversal a gran distancia en pseudorrapidez, una forma de aislar el comportamiento colectivo de efectos más locales. En términos prácticos, los equipos miran cómo se relacionan entre sí los momentos transversales de partículas producidas muy separadas en el detector; si el sistema se expande como un todo, esas correlaciones delatan un empuje común.
ATLAS aprovecha su gran cobertura angular para capturar esa señal de manera robusta, mientras ALICE aporta una fortaleza distinta: su capacidad de identificar tipos de partículas con mucha precisión. Son dos miradas complementarias que, cuando apuntan en la misma dirección, dan confianza en que no estamos viendo un espejismo estadístico ni un artefacto instrumental. Esa coincidencia, publicada en Physical Review Letters, refuerza la lectura “hidrodinámica”: el QGP se comporta como un fluido colectivo también cuando analizas su expansión radial, no solo cuando estudias anisotropías como el flujo elíptico.
Del RHIC al LHC: una historia que se completa, no que se repite
Peter Steinberg (Brookhaven Lab), coautor del trabajo de ATLAS, lo plantea como una especie de cierre de círculo: los primeros datos del RHIC, divulgados a comienzos de los 2000, ya mostraban diferencias direccionales que se interpretaron como señal de flujo colectivo. Aquel resultado fue sorprendente porque, en intuición “de manual”, uno podría esperar que quarks y gluones libres se comportaran como partículas que salen por su cuenta. Lo que se vio fue lo contrario: seguían interactuando con fuerza, como un grupo que se mueve apretado en el metro y no como gente dispersa en una plaza.
El LHC, con colisiones de plomo a energías más altas, no solo confirmó ese carácter de fluido, sino que ahora añade otra capa: el empuje radial como herramienta para afinar la caracterización del medio. Si el flujo elíptico te cuenta cómo influye la forma inicial del “fireball” en la salida de partículas, el flujo radial te habla del “pulso” global de expansión, una variable especialmente sensible a los detalles de la ecuación de estado y a mecanismos de disipación que no siempre se capturan con la misma claridad en observables anisotrópicos.
Por qué esto importa: del “líquido perfecto” a un fluido con textura
En divulgación se ha repetido mucho la idea del QGP como “líquido casi perfecto”. Es una buena imagen, pero puede engañar si se interpreta como “todo está resuelto”. En realidad, la perfección aquí significa baja viscosidad de cizalla comparada con otros fluidos, no ausencia total de disipación. Las mediciones de flujo radial empujan a ir más allá del eslogan y a mapear qué tipo de fricciones internas dominan en distintos momentos de la evolución del plasma.
Piensa en la diferencia entre remover miel y remover agua. Ambas fluyen, pero una “se resiste” más. Ahora imagina que, incluso dentro de un mismo fluido, hay resistencias distintas según intentes deslizar capas o comprimirlo y expandirlo. El QGP, pese a su exotismo, también puede tener esa “textura” hidrodinámica. Los nuevos resultados ayudan a poner cifras y límites, y eso es valioso porque conecta experimentos con modelos teóricos de cromodinámica cuántica (QCD) bajo condiciones extremas.
Que ATLAS y ALICE vean señales consistentes refuerza un mensaje sobrio: el comportamiento colectivo no es una curiosidad de un observable concreto, sino un rasgo estructural del sistema. Es una pieza más para entender cómo la materia se organiza cuando la llevas al límite, justo donde nuestras intuiciones cotidianas dejan de servir y necesitamos que los datos nos guíen.