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Nouvelles scientifiques

 

Paris, le 7 juillet 2003

 

Nouvelle manifestation de la production du plasma de quarks et de gluons

 

Après trois années de fonctionnement, le "collisionneur d’ions lourds relativistes" (Rhic) du laboratoire de Brookhaven (USA) a permis aux quatre expériences installées sur le site, auxquelles participent des laboratoires français(1), d’observer une nouvelle manifestation de la production d’un état particulier de la matière, le plasma de quarks et de gluons. Annoncé le 18 juin dernier lors d’un colloque extraordinaire organisé par le laboratoire américain, ce résultat remarquable constitue une très importante avancée scientifique qui confirme l’annonce faite antérieurement au Cern (février 2000) de l’obtention "de preuves décisives de l’existence du plasma de quarks et de gluons dans des collisions entre ions lourds".

 

Le plasma de quarks et de gluons serait un état originel de la matière qui a dû exister quelques microsecondes après le big-bang. À ce moment-là, les quarks n’étaient pas confinés dans des particules ordinaires (protons, neutrons,…), mais pouvaient se déplacer librement dans l’Univers d’alors.
La nouvelle signature observée au Rhic concerne la "suppression des jets de quarks" dans les collisions entre noyaux d’or (Au-Au). Comme tous les noyaux, les noyaux d’or sont formés de nucléons - protons et neutrons - constitués à leur tour de quarks et de gluons. Dans une collision entre noyaux, une paire énergétique de quarks peut être arrachée aux nucléons. En l’absence de plasma, cette paire produit en se désintégrant deux jets constitués chacun d’un nombre très important de particules ordinaires. En revanche, la théorie prédit que la production du plasma de quarks et de gluons va considérablement réduire la production de ces jets de particules, les quarks devant céder au plasma une part très importante de leur énergie nécessaire à la production des jets. C’est ce phénomène qui a notamment été observé au Rhic dans des collisions frontales entre noyaux d’or, l’ensemble des résultats indiquant en outre que des températures largement supérieures aux températures critiques de "déconfinement" de la matière nucléaire ont été atteintes dans ces collisions. En revanche, ce phénomène n’a pu être observé - conformément à la théorie - pour des collisions entre un noyau de deutéron et un noyau d’or, lesquelles se produisent sans échauffement ni compression.
Cette nouvelle mise en évidence obtenue au Rhic ne pouvait être faite au Cern qui opérait à plus basse énergie. Elle constitue donc une première. "Ces résultats sont extrêmement importants. Nous nous trouvons devant une question fondamentale en science : à quoi ressemblait l’Univers aux premiers instants ?" déclarait d’ailleurs R.L. Orbach, directeur de l’Office of science du Département de l’énergie américain, première agence financière du Rhic.

(1) Participation française au programme du Rhic :
Les équipes françaises, dont la majorité a participé au programme ions lourds du Cern, sont largement engagées dans ce programme d'étude en tant que membres des expériences Phenix ou Star, deux des quatre expériences installées au Rhic. Ce sont : l’Institut de physique nucléaire d’Orsay, l’Institut de recherche subatomique de Strasbourg, le Laboratoire Leprince-Ringuet de Palaiseau, le Laboratoire de physique corpusculaire de Clermont-Ferrand, le Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées de Nantes et le Service de physique nucléaire du Dapnia de Saclay. Ce programme de recherche outre-atlantique est soutenu financièrement par l’Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3/CNRS), le Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA), l’École des Mines de Nantes, l’École polytechnique, l’Université Louis Pasteur de Strasbourg, l’Université de Nantes, l'Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand et les régions Alsace et Pays de Loire.

 

Pour en savoir plus

Contact chercheur

  • Laurent Aphecetche, Tél : 02 51 85 84 83
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