Les collisions d'oxygène au LHC montrent de nouvelles indications d'état extrême de la matière

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) a détecté de nouvelles indications selon lesquelles les collisions d'oxygène et de néon pourraient produire l'état extrême de la matière qui aurait existé quelques instants après le Big Bang.

Les collisions d'oxygène et de néon au LHC représentent un changement par rapport aux méthodes précédentes utilisées pour générer le QGP, qui nécessitaient traditionnellement des collisions impliquant des noyaux beaucoup plus lourds, comme le plomb. Jusqu'à récemment, les scientifiques pensaient que seules les collisions d'ions lourds pouvaient atteindre les pressions et températures extrêmes nécessaires pour créer le QGP. Cependant, des études récentes remettent en question cette hypothèse, montrant que des noyaux plus légers comme l'oxygène et le néon pourraient également produire cet état exotique de la matière.

Le phénomène se produit lorsque des quarks et des gluons en mouvement rapide perdent de l'énergie lorsqu'ils traversent le milieu dense et chaud du QGP. ATLAS a observé un déséquilibre entre les paires de jets de particules produits dans l'oxygène, l'oxygène et le néon, les collisions de néons, indiquant que l'énergie était perdue. Cet effet est devenu plus prononcé dans les collisions centrales, où un plus grand volume de QGP est formé, entraînant une plus grande perte d'énergie. Des études préliminaires de particules chargées reculant contre les photons ont également montré des dépendances similaires, renforçant le lien entre la perte d'énergie et le QGP.

D'autres expériences ont adopté des approches alternatives pour confirmer la présence de QGP. La collaboration CMS a noté une suppression de la production de particules chargées dans l'oxygène, l'oxygène et le néon, des collisions de néons par rapport aux collisions de protons et de protons. Cette suppression suggère que des pertes d'énergie de parton se produisent, soutenant davantage l'idée que le QGP se forme dans ces collisions d'ions plus légers. Pendant ce temps, l'expérience LHCb a étudié la suppression de particules composées de charmes et de quarks légers dans les collisions d'oxygène, d'oxygène et de néon et de néon. Ils ont constaté que la suppression augmentait avec la masse des noyaux en collision, ce qui correspondait aux attentes basées sur la perte d'énergie des partons et l'expansion du volume du QGP.

Pour exclure d'autres explications pour les effets observés, la collaboration ALICE a comparé la production de pions neutres dans l'oxygène, l'oxygène et les collisions de protons et d'oxygène. Leur analyse a confirmé que la perte d'énergie des partons était responsable de la suppression, fournissant des preuves claires de la formation de QGP dans l'oxygène, les collisions d'oxygène. Cette méthode a permis d'éliminer d'autres facteurs possibles contribuant aux phénomènes observés, renforçant le cas de la création de QGP dans ces interactions ioniques plus légères.

Ils suggèrent que les conditions nécessaires à la formation du QGP peuvent être atteintes avec une gamme plus large de types de collisions que ce que l'on pensait auparavant. Cela ouvre de nouvelles voies à la recherche, permettant aux scientifiques d'explorer les propriétés du QGP en utilisant des noyaux plus légers et en découvrant potentiellement des informations supplémentaires sur le comportement de la matière dans des conditions extrêmes.