PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS

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LES ÉVENTUELLES SIGNATURES EXPÉRIMENTALES

Mais comment vérifier expérimentalement l'existence d'une phase si différente de l'aspect habituel de la matière ? Les puissants accélérateurs de particules qui ont permis de mieux comprendre les interactions fondamentales en engendrant les collisions les plus élémentaires, mais aussi les plus violentes, donnent également accès à une telle physique pourvu qu'on s'arrange pour qu'une densité phénoménale d'énergie soit rassemblée dans un petit volume d'interaction. La collision violente de deux noyaux atomiques aussi gros que possible ouvre la voie à une telle concentration. Mais il ne suffit pas que les conditions initiales soient adéquates ; il faut encore recueillir une preuve expérimentale d'un comportement fondamentalement différent de la matière pendant le temps – a priori extrêmement court – où elle subira une telle concentration d'énergie. On ne peut pas envisager de mesurer directement la température ou la pression d'un tel système et on doit donc avoir recours à des signatures indirectes de l'apparition d'une bulle de plasma. Il ne faut pas non plus que ce signal soit noyé par les divers processus apparaissant après que se sont rassemblés en hadrons les quarks et les gluons de cette bulle, dont l'existence même est rapidement niée par le refroidissement causé par son expansion naturelle.

Les physiciens ont proposé diverses signatures répondant à ces critères. Elles ne jouissent cependant pas toutes de la même réputation, leur pertinence étant parfois diversement appréciée par des théoriciens utilisant des modèles différents du comportement encore mal connu de la matière nucléaire. Les plus prometteurs de ces modèles prévoient un taux anormal de rayonnement de photons de moyenne énergie, une augmentation de la production de particules contenant des quarks s (appelés étranges), une moindre probabilité d'apparition du méson J/Ψ (appelés charmonium car il contient un quark que l'on a baptisé « charme » et son antiparticule).

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Écrit par :

  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 septembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/plasma-de-quarks-et-de-gluons/