Photo du détecteur ALICE au CERN. Photo gracieuseté du CERN.
Le claquement à peine de rien rapproche de plus en plus les scientifiques de la compréhension des états étranges de la matière présents quelques millisecondes après la création de l'Univers dans le Big Bang. C'est ce que disent les physiciens du CERN et du Brookhaven National Laboratory, qui présentent leurs dernières découvertes lors de la conférence Quark Matter 2012 à Washington, DC.
En brisant ensemble des ions de plomb dans l'expérience d'ions lourds ALICE moins connue du CERN, les physiciens ont déclaré lundi qu'ils avaient créé les températures les plus chaudes jamais créées par l'homme. En un instant, les scientifiques du CERN ont recréé un plasma de quarks et de gluons - à des températures 38% plus chaudes qu'un précédent plasma de 4 billions de degrés. Ce plasma est une soupe subatomique et l'état de matière tout à fait unique qui aurait existé dans les premiers instants après le Big Bang. Des expériences antérieures ont montré que ces variétés particulières de plasmas se comportent comme des liquides parfaits et sans friction. Cette découverte signifie que les physiciens étudient la matière la plus dense et la plus chaude jamais créée dans un laboratoire; 100 000 fois plus chaud que l'intérieur de notre Soleil et plus dense qu'une étoile à neutrons.
Les scientifiques du CERN viennent tout juste d'annoncer en juillet la découverte de l'insaisissable boson de Higgs.
«Le domaine de la physique des ions lourds est crucial pour sonder les propriétés de la matière dans l'univers primordial, l'une des questions clés de la physique fondamentale que le LHC et ses expériences sont censées aborder. Il illustre qu'en plus de l'enquête sur le boson de type Higgs récemment découvert, les physiciens du LHC étudient de nombreux autres phénomènes importants dans les collisions proton-proton et plomb-plomb », a déclaré le Directeur général du CERN, Rolf Heuer.
Selon un communiqué de presse, les résultats aident les scientifiques à comprendre «l'évolution de la matière à haute densité et en interaction forte dans l'espace et dans le temps».
Pendant ce temps, les scientifiques du collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC) de Brookhaven, disent avoir observé le premier aperçu d'une possible frontière séparant la matière ordinaire, composée de protons et de neutrons, du plasma primordial chaud des quarks et des gluons du premier Univers. Tout comme l'eau existe en différentes phases, solide, liquide ou vapeur, selon la température et la pression, les physiciens du RHIC démêlent la frontière où la matière ordinaire commence à se former à partir du plasma de gluons de quarks en brisant les ions d'or ensemble. Les scientifiques ne savent toujours pas où tracer les lignes de démarcation, mais le RHIC fournit les premiers indices.
Les noyaux des atomes ordinaires d'aujourd'hui et le plasma quark-gluon primordial, ou QGP, représentent deux phases différentes de la matière et interagissent au plus élémentaire des forces de la nature. Ces interactions sont décrites dans une théorie connue sous le nom de chromodynamique quantique, ou QCD. Les résultats des études STAR et PHENIX de RHIC montrent que les propriétés liquides parfaites du plasma des gluons quarks dominent à des énergies supérieures à 39 milliards d'électrons volts (GeV). À mesure que l'énergie se dissipe, les interactions entre les quarks et les protons et neutrons de la matière ordinaire commencent à apparaître. La mesure de ces énergies donne aux scientifiques des panneaux indiquant l'approche d'une frontière entre la matière ordinaire et le QGP.
«Le point critique, s'il existe, se produit à une valeur unique de température et de densité au-delà de laquelle le QGP et la matière ordinaire peuvent coexister», a déclaré Steven Vigdor, directeur adjoint du laboratoire de Brookhaven pour la physique nucléaire et la physique des particules, qui dirige le programme de recherche RHIC. . «C'est analogue à un point critique au-delà duquel l'eau liquide et la vapeur d'eau peuvent coexister en équilibre thermique, a-t-il déclaré.
Bien que l'accélérateur de particules de Brookhaven ne puisse pas correspondre aux conditions de température record du CERN, des scientifiques du laboratoire du Département de l'énergie des États-Unis ont déclaré que la machine cartographie le «point idéal» de cette transition de phase.
Légende de l'image: Le diagramme de phase nucléaire: le RHIC se trouve dans le «point idéal» de l'énergie pour explorer la transition entre la matière ordinaire composée de hadrons et la matière de l'univers primitif connue sous le nom de plasma quark-gluon. Avec l'aimable autorisation du Brookhaven National Laboratory du département américain de l'Énergie.
John Williams est un écrivain scientifique et propriétaire de TerraZoom, une boutique de développement Web basée au Colorado spécialisée dans la cartographie Web et les zooms d'images en ligne. Il écrit également le blog primé, StarryCritters, un site interactif consacré à regarder les images des Grands Observatoires de la NASA et d'autres sources d'une manière différente. Ancien rédacteur collaborateur de Final Frontier, son travail a été publié dans le blog de la Planetary Society, Air & Space Smithsonian, Astronomy, Earth, MX Developer’s Journal, The Kansas City Star et de nombreux autres journaux et magazines.
