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Charles Gale

La matière dans des conditions extrêmes : élucider les propriétés du plasma quark-gluon

Le noyau atomique est un objet fascinant qui continue d’être étudié activement, un peu plus d’un siècle après sa découverte. Les propriétés collectives de la « matière nucléaire » et son comportement à des températures élevées et à de fortes densités ne sont cependant pas encore bien connus. Y a-t-il une phase de la matière nucléaire où les constituants de base de toute la matière à forte interaction avec les quarks et les gluons se manifestent?

En étudiant les collisions de noyaux à de hautes énergies, nous pouvons maintenant répondre « oui » et  espérer pouvoir caractériser ce « plasma quark-gluon » : la substance qui s’est propagée dans l’univers quelques microsecondes après le Big Bang

En utilisant les outils modernes de la physique théorique de l’interaction forte, nous commençons tout juste à comprendre à quel point ce plasma quark-gluon est chaud et dense, et comment il réagit aux variations de pression, par exemple.

En simulant les collisions qui se produisent dans le Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC, situé au Laboratoire national de Brookhaven [NY]) et au Grand collisionneur de hadrons (LHC) (situé au CERN à Genève) avec la dynamique des fluides relativistes, notre groupe peut déjà conclure que le plasma quark-gluon a des propriétés différentes de toute autre substance connue. De plus, les récentes analyses théoriques de résultats à l’aide de sondes pénétrantes comme les photons et les jets énergiques révèlent le degré d’opacité de ce plasma. L’intégration de tout notre savoir sur la façon dont le plasma réagit aux stimuli des différentes énergies orientera notre compréhension globale des autres systèmes fortement couplés dans la nature. Par exemple, les connaissances acquises grâce à l’application de la physique théorique de l’interaction forte à des expériences de laboratoire sont importantes dans l’étude des objets et des phénomènes stellaires, comme les étoiles à neutrons et les explosions de supernovae.

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