Les scientifiques ont simplement observé ce phénomène. Ou plutôt, ils ont constaté l’absence de quelque chose prouvant qu’un phénomène existait depuis les premières secondes après le Big Bang.
Il a fallu deux décennies pour briser les noyaux de plomb à une vitesse proche de la lumière. Mais le Grand collisionneur de hadrons (Lhc) a finalement produit le « sillage de diffusion » à l’intérieur du plasma quarks-gluons que les physiciens avaient prédit il y a plus de 20 ans. C’est une petite ondulation dans la soupe cosmique. Un sillage laissé par des particules traversant les premiers états de l’univers.
Pourquoi nous n’avons jamais vu le réveil de diffusion auparavant
Voici le problème de la physique des hautes énergies : le signal est faible. Le bruit est assourdissant.
Pendant vingt ans, des équipes ont recherché ces sillages grâce aux bosons Z. Ils ont brisé des atomes, recherché des jets à côté du boson Z et espéré avoir un aperçu de la perturbation du plasma. Les preuves étaient là, en quelque sorte. Mais il s’est noyé. D’autres effets liés aux jets masquaient les signaux d’ondes subtils. Les données n’étaient pas assez propres. Vous ne pouvez pas appeler une découverte une découverte si vous ne pouvez pas la séparer statistiquement du statique.
Cela m’a semblé impossible pendant un moment.
Les chercheurs de l’Université de l’Illinois à Chicago ont donc modifié leur stratégie. Ils ont arrêté de chasser les bosons Z pour ce test spécifique. Au lieu de cela, ils ont utilisé le LHC pour créer des événements « dijet ». Deux jets. Dos à dos. Comme des balles jumelles tirant dans des directions opposées depuis le centre d’une collision.
Cette forme compte. La symétrie permet aux scientifiques de supprimer le bruit.
Qu’est-ce que le plasma quarks-gluons exactement ?
Vous ne trouvez pas un seul quark ou gluon dans votre cuisine. Ou sur la Lune. Dans l’univers d’aujourd’hui, ils sont enfermés dans des protons et des neutrons, étroitement liés au sein de particules plus grosses appelées hadrons.
Pour les libérer, vous avez besoin d’une énergie folle.
Le LHC brise les noyaux de plomb. La collision chauffe la matière à des milliards de degrés. Cela fait fondre les protons. Ce que vous obtenez est du plasma quark-gluon. C’est la « soupe » dont l’univers primitif était constitué quelques microsecondes après le Big Bang. Chaud. Dense. Fluide.
Lorsque les particules se déplacent dans ce fluide, elles ne se contentent pas de passer. Ils interagissent. Ils perdent leur élan. Ils repoussent le plasma. Comme un bateau traversant un océan. La physique prédit un sillage. Un sillage de diffusion.
Le signe qui a prouvé que c’était vrai
La nouvelle mesure est simple mais élégante. L’équipe a examiné la région derrière la direction dans laquelle les jets se sont dirigés.
Espace vide. Ou presque.
Ils ont constaté un manque évident de particules dans la zone de sillage, en particulier à des impulsions plus faibles. Ce déficit est la signature du sillage. Cela correspond parfaitement à la théorie.
“Cette observation est l’aboutissement d’une décennie de quête”, déclare Olga Evdokimova, chef d’équipe à l’UIC.
En fait, elle dit que cela fait plus de vingt ans. Le phénomène avait été prédit il y a vingt ans. Cela est resté insaisissable jusqu’à ce que cette nouvelle approche rende le signal plus fort que le chaos de fond.
L’effet était plus fort dans les collisions centrales plomb-plomb. Ces crashs créent les gouttes de plasma quark-gluon les plus denses sur Terre. Plus de plasma signifie plus de friction pour les jets. Plus de friction signifie un sillage plus important et plus visible.
Pourquoi c’est important pour la cosmologie
Raghunath Pradhan, un autre dirigeant de l’UIC, a qualifié cela de « porte ouverte ». Caractérisation de précision. C’est ce que nous pouvons faire maintenant.
Comprendre comment les particules perdent de l’énergie dans ce plasma nous aide à modéliser l’univers primitif. Nous pouvons simuler la densité et le flux du cosmos juste après sa naissance avec une meilleure précision. Il transforme les conjectures théoriques en dynamique mesurée.
Nous cartographions les frictions du Big Bang.
Et ce n’était pas vraiment du data mining. Il fallait abandonner une méthode ancienne et miser sur la géométrie des dijets. Un risque qui s’est avéré payant.
Alors, où allons-nous ensuite ? Probablement à d’autres collisions. Autres types de partons. Le LHC continue de tourner. Le plasma continue de bouillir.
Nous avons enfin une vision claire de l’ondulation. Il faut maintenant comprendre l’océan.
