Le début de l’univers était fluide, disent les physiciens.

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Les physiciens de la collaboration ALICE (A Large Ion Collider Experiment) au CERN ont acquis de nouvelles connaissances sur les propriétés du plasma quark-gluon, un état de la matière qui aurait existé juste après le Big Bang. Ces résultats sont publiés dans la revue Physics Letters B.

Un événement de la première collision xénon-xénon au Grand collisionneur de hadrons à 5,44 TeV enregistré par ALICE ; une piste colorée (bleue) correspond à la trajectoire d'une particule chargée produite dans une seule collision. Crédit image : Collaboration ALICE.

Un événement de la première collision xénon-xénon au Grand collisionneur de hadrons à 5,44 TeV enregistré par ALICE ; une piste colorée (bleue) correspond à la trajectoire d’une particule chargée produite dans une seule collision. Crédit image : Collaboration ALICE.

Le plasma quark-gluon, comme son nom l’indique, est un état spécial composé des particules fondamentales, les quarks, et des particules qui lient les quarks entre eux, les gluons.

L’équipe ALICE a obtenu de nouveaux résultats en remplaçant le plomb – habituellement utilisé pour les collisions – par du xénon.

Le xénon est un atome “plus petit” avec moins de nucléons dans son noyau”, ont-ils expliqué.

“En faisant entrer les ions en collision, nous créons une boule de feu qui recrée les conditions initiales de l’Univers à des températures supérieures à plusieurs milliers de milliards de degrés.”

“Contrairement à l’Univers, la durée de vie des gouttelettes de plasma quark-gluon produites en laboratoire est ultra courte, une fraction de seconde.”

“Dans ces conditions, la densité de quarks et de gluons est très élevée et il se forme un état particulier de la matière dans lequel les quarks et les gluons sont quasi libres, surnommé le plasma quark-gluon à forte interaction.”

Les expériences ont révélé que la matière primordiale, l’instant précédant la formation des atomes, se comportait comme un liquide qui peut être décrit en termes d’hydrodynamique.

“L’un des défis auxquels nous sommes confrontés est que, dans les collisions d’ions lourds, seules les informations sur l’état final des nombreuses particules qui sont détectées par les expériences sont directement disponibles – mais nous voulons savoir ce qui s’est passé au début de la collision et dans les premiers instants qui suivent”, a déclaré le Dr You Zhou, membre de l’équipe, physicien à l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague, au Danemark.

“Nous avons développé de nouveaux outils puissants pour étudier les propriétés de la petite gouttelette de plasma quark-gluon (univers primitif) que nous créons dans les expériences.”

“Ils reposent sur l’étude de la distribution spatiale des plusieurs milliers de particules qui émergent des collisions lorsque les quarks et les gluons ont été piégés dans les particules dont l’Univers est constitué aujourd’hui.”

“Cela reflète non seulement la géométrie initiale de la collision, mais est sensible aux propriétés du plasma quark-gluon. Il peut être considéré comme un flux hydrodynamique”, a-t-il ajouté.

“Les propriétés de transport du plasma quark-gluon détermineront la forme finale du nuage de particules produites, après la collision, c’est donc notre façon d’approcher le moment de la création du plasma quark-gluon lui-même.”

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