Les scientifiques ont définitivement confirmé que l’univers, dans ses premiers instants, s’est comporté comme un liquide incroyablement chaud et dense – une « soupe » de particules fondamentales connue sous le nom de plasma quarks-gluons (QGP). Cette percée, réalisée grâce à des collisions à haute énergie au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, fournit la preuve la plus solide à ce jour des propriétés fluides de la matière juste après le Big Bang.
Le premier liquide de l’univers
Immédiatement après le Big Bang, l’univers existait sous la forme d’un état de la matière que nous n’avions jamais observé directement en dehors des simulations en laboratoire : le QGP. Cette substance exotique, plus chaude qu’un milliard de soleils, n’était pas seulement chaude mais se comportait également comme un liquide, résistant à l’écoulement comme le miel plutôt que de se comporter comme un gaz.
Cette découverte est importante car elle valide les modèles théoriques de l’univers primitif et nous aide à comprendre comment des forces fondamentales ont émergé de cet état chaotique. L’existence du QGP en tant que fluide est débattue depuis des années ; désormais, les physiciens disposent de preuves expérimentales claires.
Recréer le Big Bang dans les collisions
Des chercheurs du MIT et du CERN ont recréé des conditions similaires à celles qui ont immédiatement suivi le Big Bang en brisant des ions lourds (particules de plomb) ensemble à une vitesse proche de celle de la lumière. Ces collisions génèrent des températures suffisamment élevées pour former brièvement du QGP, qui se désintègre ensuite en particules plus familières.
L’innovation clé a été une nouvelle méthode d’analyse du comportement des quarks dans ce plasma. Au lieu de rechercher des paires quark-antiquark (qui créent des sillages déroutants), les scientifiques se sont concentrés sur de rares collisions produisant un quark aux côtés d’un boson Z neutre. Le boson Z n’interagit pas avec le plasma, ce qui permet aux chercheurs d’isoler le sillage laissé par le quark.
Le « réveil » révèle un comportement fluide
Les résultats ont été concluants : les quarks se déplaçant dans le QGP ralentissent et créent des perturbations semblables à celles d’un bateau se déplaçant sur l’eau. Cela confirme que le plasma n’est pas seulement un ensemble de particules mais un fluide cohésif capable de résister au mouvement et de transférer de l’énergie. Comme le dit le physicien Yen-Jie Lee : “Nous voyons maintenant que le plasma est incroyablement dense, tel qu’il est capable de ralentir un quark et de produire des éclaboussures et des tourbillons comme un liquide. Le plasma quark-gluon est donc vraiment une soupe primordiale”.
Pourquoi c’est important
Comprendre le comportement de QGP est crucial pour plusieurs raisons :
- Physique du premier univers : Les premières millisecondes de l’univers ont été dominées par QGP. Connaître ses propriétés permet de mieux comprendre la formation de la matière telle que nous la connaissons.
- Forces fondamentales : La façon dont QGP se comporte fournit des indices sur la manière dont la forte force nucléaire, qui lie les quarks entre eux, opère à des températures et des densités extrêmes.
- Recherche future : Les techniques expérimentales développées dans cette étude peuvent être appliquées pour explorer d’autres collisions à haute énergie et des états exotiques de la matière.
“Dans de nombreux autres domaines scientifiques, la façon dont on apprend les propriétés d’un matériau consiste à le perturber d’une manière ou d’une autre, et à mesurer comment la perturbation se propage et se dissipe”, explique le physicien Krishna Rajagopal.
Cette expérience ne confirme pas seulement une théorie ; il offre une nouvelle façon de sonder les environnements les plus extrêmes de l’univers. La confirmation que l’univers primitif était effectivement une soupe chaude et tourbillonnante de particules ouvre de nouvelles voies passionnantes pour comprendre les origines de toute chose.
