Les physiciens resserrent le point critique de la force nucléaire forte
Les chercheurs ont progressé dans l'identification d'un point critique où la force nucléaire forte s'affaiblit, permettant aux quarks et aux gluons de former un plasma chaud. En analysant des collisions dans un accélérateur de particules à New York, les scientifiques ont resserré l'emplacement possible de ce point sur un diagramme de phases. Cette découverte pourrait révéler des insights sur l'univers primordial et les étoiles à neutrons.
La force nucléaire forte, l'interaction la plus puissante de la nature, lie les quarks et les gluons en protons et neutrons. Pendant des décennies, les physiciens ont cherché un "point critique" où cette force se relâche abruptement, similaire au point triple dans l'eau où coexistent liquide, glace et vapeur. Un tel point marquerait une transition abrupte vers un plasma quark-gluon, un état de matière en soupe créé dans des collisions à haute énergie.
Xin Dong au Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie a dirigé une équipe qui a examiné des données de collisions d'ions d'or au Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) au Brookhaven National Laboratory à New York. Ils ont étudié le nombre et la distribution des particules produites, visant à cartographier un diagramme de phases pour la matière quark-gluon sous des températures et pressions variables. Bien que l'analyse n'ait pas localisé précisément le point critique, elle a considérablement restreint la région où il pourrait exister.
"Nous essayions effectivement de créer un diagramme de phases pour les quarks et les gluons", a déclaré Dong. L'expérience a révélé un "fonte" graduel en plasma dans certaines zones, mais le point critique impliquerait un changement soudain, comparable à la formation de morceaux de glace dans l'eau.
Agnieszka Sorensen à la Facility for Rare Isotope Beams au Michigan, qui n'a pas participé, a noté que ce travail guide les recherches futures et met en lumière des propriétés clés des particules comme indicateurs. Claudia Ratti à l'Université de Houston a loué la précision, particulièrement dans une région théoriquement difficile du diagramme, et a appelé à des analyses à plus basse énergie où les prédictions convergent.
Dong a souligné que détecter le point critique serait un "progrès générationnel". La force forte est unique parmi les forces fondamentales pour potentiellement avoir un tel point, et elle a influencé la matière chaude et dense post-Big Bang et régit les structures des étoiles à neutrons. Compléter le diagramme de phases pourrait éclairer ces phénomènes cosmiques.
Les résultats paraissent dans Physical Review Letters (DOI: 10.1103/9l69-2d7p).