Les physiciens du Brookhaven National Laboratory (New York, USA) ont d'abord obtenu des gouttes de plasma quark-gluon au collisionneur d'ions lourds relativistes (RHIC). Une substance dans un état similaire, caractérisé par une viscosité presque nulle, existait dans les premiers instants du Big Bang. Ceci est rapporté dans un article publié dans la revue Nature Physics.
Le plasma quark-gluon est un état agrégé de la matière, dans lequel les hadrons - une classe de particules élémentaires comprenant des protons et des neutrons - sont divisés en quarks et gluons asymptotiquement libres. Cet état est similaire au plasma, lorsque les atomes sont ionisés, les charges sont séparées et les noyaux et les électrons peuvent se déplacer librement. Cependant, le plasma reste quasi-neutre, c'est-à-dire que la charge totale à l'intérieur d'une partie quelconque de celui-ci est nulle. À l'intérieur des hadrons, les quarks sont détenus par confinement, tandis que les couleurs (une caractéristique quantique spéciale) de chaque quark doivent se compenser, ce qui fait que la matière hadronique reste incolore. Le plasma quark-gluon est quasi incolore.
Le plasma quark-gluon, qui se forme à des températures élevées, est un liquide presque idéal, dans lequel il n'y a pas de viscosité. On pense qu'il a existé dans les premiers instants du Big Bang et s'est rapidement refroidi, ce qui a conduit à l'hadronisation - la formation de hadrons incolores à partir de quarks colorés, d'antiquarks et de gluons, qui à basse température ne peuvent pas exister à l'état libre.
Les scientifiques ont mené des collisions au RHIC entre des atomes d'or et des ions accélérés: protons, deutons et noyaux d'hélium-3 - à une énergie dans le système du centre de masse (un système dans lequel les particules ont des impulsions égales et dirigées de manière opposée) égale à 200 gigaélectronvolts. Selon le modèle théorique, si un plasma quark-gluon avec une viscosité extrêmement faible se forme lors d'une collision, alors les détecteurs de collisionneur doivent enregistrer des nuages de particules qui conservent la «forme» des ions accélérés. Les protons laissent une traînée circulaire, les deutons un elliptique et l'hélium-3 triangulaire.
Les résultats de l'expérience ont montré que les schémas observés de particules libérées lors de la collision des atomes d'or et des ions coïncident avec ceux qui devraient apparaître lors de la formation de gouttes de plasma quark-gluon.
