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PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS

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

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Autres références

  • CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 6 420 mots
    • 6 médias
    ...existe dans un noyau. Ils ont ainsi mis en évidence qu'à des températures extrêmes (supérieures à 1012 kelvins) un changement qualitatif apparaît : un plasma (parfois appelé « quagma ») dans lequel des quarks et des gluons interagissant individuellement remplace l'ensemble de protons, neutrons et autres...
  • INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 1 954 mots
    • 4 médias
    ...soupe » de quarks et de gluons lorsque la densité d'énergie dépasse une valeur critique environ dix fois supérieure à celle qui existe dans un noyau. Au-dessus de cette « température de déconfinement », l'état de la matière nucléaire est un plasma dans lequel quarks et gluons interagissent sans se rassembler...
  • NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds

    • Écrit par Marc LEFORT, Bernard PIRE
    • 7 228 mots
    • 5 médias
    ...référence à l'état de plasma électromagnétique où les atomes sont complètement ionisés et dans lequel les électrons évoluent indépendamment des ions, on appelle cet état nucléaire un « plasma de quarks et de gluons ». La seconde transition de phase signale la restauration d'une symétrie chirale (la chiralité...
  • PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

    • Écrit par Maurice JACOB, Bernard PIRE
    • 8 172 mots
    • 12 médias
    ...l'existence isolée des mésons et des baryons mais pas d'un quark ni d'un gluon. On pense que cet état du vide n'est pas le seul possible. La théorie montre qu'un plasma de quarks et de gluons où la couleur circule librement est un autre état possible. La température critique de changement...

Voir aussi