💧 A ses débuts, l'Univers était... liquide

L'Univers juste après le Big Bang était similaire à... un liquide. Des physiciens parviennent aujourd'hui à recréer cet état en laboratoire, révélant des comportements inattendus qui nous renseignent sur les premiers instants du cosmos.

Pour ce faire, les scientifiques du CERN utilisent le Grand collisionneur de hadrons afin de faire entrer en collision des ions lourds à des vitesses prodigieuses. Ces chocs libèrent brièvement les quarks et les gluons de leur confinement habituel, produisant de minuscules gouttelettes de ce plasma primordial. Cette substance replissait l'Univers durant ses premières microsecondes.


Afin d'observer ce plasma, une équipe du MIT a élaboré une stratégie innovante. Au lieu de chercher des paires de quarks, les chercheurs se sont penchés sur des événements où un quark est produit à l'opposé d'un boson Z. Étant donné que cette particule neutre interagit à peine avec son environnement, elle sert de point de référence parfait pour isoler les effets du quark.

L'analyse des données, issues de milliards de collisions, a dévoilé des motifs caractéristiques dans le plasma. Des tourbillons et des éclaboussures, alignés dans la direction opposée au boson Z, ont été observés et correspondent au sillage laissé par un quark unique. Ces résultats constituent la première preuve directe que le plasma se comporte comme un fluide dense et collectif, et non comme un simple nuage de particules indépendantes.

Ces observations sont en accord avec des modèles théoriques existants, dont un élaboré par Krishna Rajagopal et ses collaborateurs. Ce modèle prédit que le plasma doit onduler comme un liquide lorsqu'une particule le traverse à grande vitesse. La confirmation expérimentale consolide ainsi notre perception du milieu primordial et de ses propriétés.

Grâce à cette avancée, de nouvelles possibilités s'ouvrent pour examiner les caractéristiques du plasma quark-gluon avec une finesse accrue. En mesurant la taille et la durée des sillages, les physiciens pourront mieux déterminer la viscosité et d'autres paramètres de ce fluide exotique. Ces travaux aident à reconstituer pièce par pièce l'histoire des premiers moments de l'Univers.

Cette étude a été menée au sein de la Collaboration CMS, un groupe international de physiciens des particules. Les résultats ont été publiés dans la revue Physics Letters B, offrant un accès ouvert à l'ensemble des données et des méthodes employées pour cette découverte.