Il y a des résultats étranges annoncés récemment dans le monde de la physique. Un fluide avec une masse efficace négative et la découverte de cinq nouvelles particules mettent tous à l'épreuve notre compréhension de l'univers.
De nouveaux résultats d'ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ajoutent à l'étrangeté.
ALICE est un détecteur du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Il s'agit de l'un des sept détecteurs, et le rôle d'ALICE est «d'étudier la physique de la matière en interaction forte à des densités d'énergie extrêmes, où se forme une phase de la matière appelée plasma quark-gluon», selon le site Internet du CERN. Le plasma quark-gluon est un état de la matière qui n'existait que quelques millionièmes de seconde après le Big Bang.
Dans ce que nous pourrions appeler la matière normale - c'est-à-dire les atomes familiers que nous connaissons tous au lycée - les protons et les neutrons sont constitués de quarks. Ces quarks sont maintenus ensemble par d'autres particules appelées gluons. («Colles», vous comprenez?) Dans un état connu sous le nom de confinement, ces quarks et ces gluons sont liés de façon permanente ensemble. En fait, les quarks n'ont jamais été observés isolément.
Le LHC est utilisé pour entrer en collision de particules à des vitesses extrêmement élevées, créant des températures qui peuvent être 100 000 fois plus chaudes que le centre de notre Soleil. Dans de nouveaux résultats qui viennent d'être publiés par le CERN, des ions plomb ont été entrés en collision et les conditions extrêmes qui en résultent sont près de reproduire l'état de l'Univers ces quelques millionièmes de seconde après le Big Bang.
À ces températures extrêmes, l'état de confinement a été rompu et les quarks et les gluons ont été libérés et ont formé un plasma de quarks et de gluons.
Jusqu'à présent, cela est assez bien compris. Mais dans ces nouveaux résultats, quelque chose de plus s'est produit. Il y a eu une production accrue de ce qu'on appelle des «hadrons étranges». Les hadrons étranges eux-mêmes sont des particules bien connues. Ils ont des noms comme Kaon, Lambda, Xi et Omega. On les appelle des hadrons étranges parce qu’ils ont chacun un «quark étrange».
Si tout cela semble un peu trouble, voici le dinger: des hadrons étranges peuvent être des particules bien connues, car ils ont été observés lors de collisions entre des noyaux lourds. Mais ils n'ont pas été observés lors de collisions entre protons.
«Pouvoir isoler les phénomènes de type quark-gluon-plasma dans un système plus petit et plus simple… ouvre une toute nouvelle dimension pour l'étude des propriétés de l'état fondamental dont notre univers est issu.» - Federico Antinori, porte-parole de la collaboration ALICE.
«Nous sommes ravis de cette découverte», a déclaré Federico Antinori, porte-parole de la collaboration ALICE. «Nous en apprenons encore beaucoup sur cet état primordial de la matière. Pouvoir isoler les phénomènes de type quark-gluon-plasma dans un système plus petit et plus simple, comme la collision entre deux protons, ouvre une toute nouvelle dimension pour l'étude des propriétés de l'état fondamental dont notre univers est issu. "
La création de plasma de quarks et de gluons au CERN offre aux physiciens l'occasion d'étudier l'interaction forte. L'interaction forte est également connue sous le nom de force forte, l'une des quatre forces fondamentales de l'Univers et celle qui lie les quarks en protons et neutrons. C'est aussi l'occasion d'étudier autre chose: l'augmentation de la production de hadrons étranges.
Dans une délicieuse tournure de phrase, le CERN appelle ce phénomène «production d'étrangeté accrue». (Quelqu'un au CERN a un flair pour la langue.)
Une augmentation de la production d'étrangeté à partir du plasma de quarks et de gluons a été prévue dans les années 80 et a été observée dans les années 90 au Super Proton Synchrotron du CERN. L'expérience ALICE au LHC offre aux physiciens leur meilleure opportunité à ce jour d'étudier comment les collisions proton-proton peuvent augmenter la production d'étrangeté de la même manière que les collisions d'ions lourds.
Selon le communiqué de presse annonçant ces résultats, «une étude plus précise de ces processus sera essentielle pour mieux comprendre les mécanismes microscopiques du plasma quark-gluon et le comportement collectif des particules dans les petits systèmes».
Je n'aurais pas pu mieux le dire moi-même.
