Des physiciens de la collaboration CMS (Compact Muon Solenoid) au Grand collisionneur de hadrons du CERN ont produit un plasma quark-gluon – un état de la matière dont on pense qu’il a existé dès la naissance de l’Univers – avec moins de particules qu’on ne le pensait auparavant. La matière, surnommée “liquide le plus petit”, a été découverte en faisant entrer en collision des protons avec des noyaux de plomb à haute énergie dans le détecteur CMS.
Installation du tube du faisceau CMS. Crédit image : CERN / CMS Collaboration.
Selon les physiciens de CMS, le plasma quark-gluon est un état de la matière très chaud et très dense composé de quarks et de gluons non liés.
“On pense qu’il correspond à l’état de l’Univers peu après le Big Bang. L’interaction entre les partons – quarks et gluons – au sein du plasma quark-gluon est forte, ce qui distingue le plasma quark-gluon d’un état gazeux où l’on s’attend à peu d’interaction entre les particules constituantes”, a déclaré le Dr Quan Wang, membre de l’équipe de l’Université du Kansas.
“Avant les résultats expérimentaux de CMS, on pensait que le milieu créé dans une collision proton sur plomb serait trop petit pour créer un plasma quark-gluon.”
“En fait, ces collisions étaient étudiées comme une référence pour les collisions de deux noyaux de plomb afin d’explorer les aspects non liés au plasma quark-gluon des collisions”, a déclaré le Dr Wang, qui est co-auteur de l’étude publiée dans le journal. Physical Review Letters.
“L’analyse présentée dans cet article indique que, contrairement aux attentes, un plasma quark-gluon peut être créé dans des collisions proton sur plomb très asymétriques.”
Selon l’équipe, cette découverte inattendue jette une nouvelle lumière sur la physique des hautes énergies.
“C’est le premier article qui montre clairement que de multiples particules sont corrélées les unes aux autres dans les collisions proton sur plomb, de manière similaire à ce qui est observé dans les collisions plomb sur plomb où le plasma quark-gluon est produit. Il s’agit probablement de la première preuve que la plus petite gouttelette de plasma quark-gluon est produite dans des collisions proton-plomb”, a déclaré le co-auteur, le professeur Yen-Jie Lee du Massachusetts Institute of Technology.
“Bien que nous pensions que l’état de l’Univers, environ une microseconde après le Big Bang, consistait en un plasma quark-gluon, il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas complètement sur les propriétés de ce plasma”, a déclaré le Dr Wang.
