Des collisions au CERN révèlent la matière primordiale et la forme inhabituelle du noyau du néon

Des chercheurs du CERN ont montré que des collisions entre des noyaux atomiques relativement légers peuvent créer de minuscules gouttelettes de plasma quarks-gluons, tout en révélant des indices sur la géométrie cachée de ces noyaux. Ces résultats, évalués par les pairs, étendent l’étude de cet état primordial de la matière au-delà des noyaux lourds, comme ceux du plomb, autrefois considérés comme nécessaires à sa production.

L’équipe a accéléré des noyaux d’oxygène-16 et de néon-20 à une vitesse proche de celle de la lumière, puis comparé des collisions oxygène-oxygène et néon-néon réalisées séparément. On pense que le plasma quarks-gluons, un état extrêmement chaud dans lequel les quarks et les gluons se déplacent librement, remplissait l’Univers durant son premier millionième de seconde.

Comme chaque gouttelette n’existe que pendant une infime fraction de seconde, les chercheurs ont étudié les particules produites lors de son expansion et de son refroidissement. Leur mouvement conservait une empreinte de la géométrie initiale de la collision. Les collisions de néon ont généré des motifs compatibles avec un noyau allongé, en forme de quille de bowling, distincts du motif plus arrondi produit par les collisions d’oxygène.

Ce résultat constitue une déduction plutôt qu’une image directe, et les variations mesurées du flot triangulaire ne correspondaient pas quantitativement aux prédictions des modèles : des travaux supplémentaires sont donc nécessaires. Les résultats démontrent néanmoins que le flot de particules à haute énergie est sensible à la structure nucléaire. Les chercheurs prévoient désormais des expériences avec des noyaux encore plus légers, dont l’hélium-4, afin de déterminer la taille minimale d’un système capable de former un plasma quarks-gluons.