Les physiciens recréent dans les accélérateurs de particules le mélange de quarks et de gluons qui baignait l'Univers durant les premières microsecondes qui ont suivi le Big Bang.
Michael Riordan et William Zajc
Depuis huit ans, les scientifiques utilisent un nouvel accélérateur de particules installé au Laboratoire de Brookhaven à Long Island, près de New York, pour simuler les conditions qui régnaient lors de la naissance de l'Univers. Nommé collisionneur d'ions lourds relativistes, mais plus connu sous son acronyme anglais rhic, cet instrument projette deux faisceaux de noyaux d'or l'un contre l'autre à une vitesse proche de celle de la lumière. Les collisions des noyaux atomiques créent des bouffées de matière extrêmement denses et chaudes qui simulent le contenu de l'Univers durant les premières microsecondes. Avec ces « minibangs » éphémères, les physiciens sont aux premières loges pour assister à la reconstitution des premiers instants du cosmos.
L'Univers était alors empli d'une soupe très dense et très chaude de particules nommées quarks et gluons qui s'agitaient en tous sens en se percutant. Une pincée d'électrons, de photons et d'autres particules élémentaires légères assaisonnait la soupe. Le mélange était porté à quelques milliers de milliards de degrés, plus de 100 000 fois la température qui règne au cœur du Soleil.
À mesure de l'expansion de l'Univers, la température a chuté, à l'instar d'un gaz qui se refroidit quand il se dilate rapidement. Les quarks et les gluons ont alors ralenti au point qu'ils se sont agglomérés lors des chocs. Après une petite dizaine de microsecondes, quarks et gluons étaient enchaînés en grappes sous l'effet de l'interaction forte, associés de façon permanente sous forme de protons, de neutrons et autres particules de l'interaction forte qualifiées collectivement de hadrons. L'étude de cette « transition de phase cosmique » du mélange initial de quarks et de gluons en protons et neutrons (une transition de phase est un changement brusque des propriétés d'un matériau, comme de l'eau liquide qui gèle en glace) présente un...
