Le CERN observe un jet quenching dans l’oxygène

À l’intérieur du Grand collisionneur de hadrons du CERN, des noyaux d’oxygène ont produit un signal étonnamment familier. Le détecteur ALICE a observé une production réduite de pions neutres dans des collisions oxygène–oxygène, un schéma similaire à celui que les chercheurs observent lorsque des noyaux de plomb, beaucoup plus lourds, entrent en collision. Le résultat pointe vers un jet quenching, ou une perte d’énergie des partons, dans les plus petits systèmes nucléaires jamais observés à manifester cet effet, sans qu’il s’agisse nécessairement des plus petits systèmes jamais étudiés.

Le mécanisme est indirect, mais lisible. Une collision peut propulser un quark ou un gluon de haute énergie, appelé parton. S’il traverse un plasma de quarks et de gluons — l’état de la matière ultrachaud qui aurait existé durant les premières microsecondes après le Big Bang — il perd de l’énergie avant de se fragmenter en un faisceau étroit de particules ordinaires, appelé jet. ALICE a comparé les données de collisions oxygène–oxygène à celles de collisions oxygène–proton issues de la même campagne, utilisées comme contrôle, et cette différence a conduit les chercheurs à conclure qu’une perte d’énergie était à l’œuvre.

Cela compte, car les scientifiques avaient déjà observé un comportement collectif dans des collisions de protons, mais pas de signature directe d’une perte d’énergie. Des noyaux de plomb plus grands, chacun composé de 208 protons et neutrons, peuvent plus facilement créer des gouttelettes de plasma ; les collisions d’oxygène permettent de tester jusqu’à quelle taille de système cette même physique se maintient. Les mesures suggèrent également que les quarks et les gluons restent fortement coordonnés, se comportant davantage comme un liquide quasi parfait que comme un gaz ténu malgré la taille plus réduite du système.

Et concrètement ? Ce résultat fournit aux physiciens un laboratoire plus petit pour étudier la matière qui remplissait l’Univers primordial. Le flux collectif pourrait offrir un autre moyen de détecter le plasma lorsqu’il n’y a pas assez de matière pour mesurer clairement le jet quenching, tandis que davantage de données pourraient révéler une transition progressive à mesure que les systèmes de collision grandissent. Ces résultats sont publiés sous la forme d’un préprint et restent donc un résultat expérimental qui doit encore faire l’objet d’analyses et de reproductions complémentaires.