Sciences

Introduction générale

Dossier - Le plasma Quark-Gluon
DossierClassé sous :physique , plasma , quark

Rudy Tuani

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Réalisé avec la contribution de Mme Claudie Gerschel, chercheur à l'Institut de Physique Nucléaire d'Orsay, ce dossier présente de manière complète le plasma quark-gluon, ainsi que les dernières avancées de la recherche dans ce domaine.

  
DossiersLe plasma Quark-Gluon
 

Nous savons tous que la matière existe dans la nature dans des états différents : sous forme solide, liquide, gazeuse et dans l'état de plasma où les constituants atomiques se trouvent plus ou moins dissociés en un gaz d'ions. Chacun de ces états s'appelle aussi une phase. Une phase se distingue d'une autre par les propriétés physiques que présente la matière. Tout un chacun a intuitivement rencontré le concept de phase au travers de l'exemple classique de l'eau que l'on trouve sur Terre dans les états de glace en phase solide, d'eau liquide et de vapeur d'eau.

La phase d'un matériau est déterminée par la valeur de quelques paramètres seulement : la température, la pression, la densité. Pour des valeurs données de ces paramètres, il est alors possible de prévoir l'état du matériau pourvu que l'on dispose d'une équation qui relie entre eux ces paramètres. Une telle équation s'appelle une équation d'état.

La notion de phase, et du même coup celle d'équation d'état, peut-elle être transposée à la matière nucléaire ? Cette interrogation n'est pas motivée par un intérêt purement académique ; une réponse positive à cette question impliquerait la possibilité de prévoir le comportement de la matière dans le cœur des étoiles par exemple, ou encore de comprendre la formation des particules élémentaires quelques fragments de microsecondes après le « Big Bang » !

Si cette hypothèse s'avérait exacte alors la matière nucléaire pourrait présenter une phase équivalente au plasma, c'est-à-dire un état où les protons et les neutrons seraient « dissous » en leurs constituants internes : les hypothétiques quarks et gluons. La mise en évidence d'un plasma quark-gluon aurait un double impact sur la physique contemporaine : elle permettrait d'étudier la théorie des interactions fortes et ouvrirait de larges horizons dans la compréhension de la structure nucléaire.