Przez dziesięciolecia zasada tworzenia plazmy kwarkowo-gluonowej (QGP) – ultragorącej zupy swobodnych kwarków i gluonów, która wypełniała wszechświat w jego pierwszych milionowych częściach sekundy – była prosta: bierzcie największe jądra, jakie macie. Konkretnie ołów, ponad 200 razy cięższy od protonów zwykle używanych w eksperymentach LHC. Zakładano, że tylko takie ciężkie jądra mogą wytworzyć ogromne ciśnienie i ciepło, temperatury przekraczające 100 000 razy te panujące w centrum Słońca, w których protony i neutrony przestają się trzymać razem i rozpadają się na swoje składowe kwarki i gluony.

Okazuje się, że wszechświat mógł być bardziej oszczędny. Rok po pierwszych w historii zderzeniach tlenu w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) wszystkie cztery jego główne kolaboracje badawcze – ALICE, ATLAS, CMS i LHCb – doniosły o oznakach, że ta pierwotna forma materii może powstawać podczas zderzeń jąder tlenu i neonu. Tak, tlenu i neonu. Te lekkie pierwiastki. Te jądra-dostające-dyplom-za-udział.

Wyniki podważają długoletnie założenie o ogromnych siłach potrzebnych do wytworzenia tak ekstremalnej substancji i oferują naukowcom nowy sposób badania warunków panujących w najwcześniejszych momentach wszechświata.

Jednym z najczystszych sposobów identyfikacji QGP jest obserwacja tego, co się dzieje, gdy energetyczne kwarki i gluony próbują przez nią przeorać. Gdy te cząstki poruszają się przez niezwykle gorący i gęsty materiał, tracą część swojej energii – proces, który naukowcy nazywają utratą energii partonów, i wygodna wskazówka, że powstała QGP. Kolaboracja ATLAS wyraźnie wykryła ten efekt, badając pary dżetów cząstek – skoncentrowane strumienie cząstek powstające, gdy energetyczne kwarki i gluony wydostają się ze zderzenia – generowane podczas zderzeń tlen-tlen i neon-neon. Badacze zaobserwowali różnice w energii między sparowanymi dżetami, wskazujące, że część cząstek straciła energię, podróżując przez otaczający materiał. Efekt był szczególnie wyraźny podczas bardziej bezpośrednich, czołowych (centralnych) zderzeń, które powinny wytwarzać większą objętość plazmy, dając cząstkom więcej materiału do przebycia i powodując większą utratę energii. Wstępne wyniki ATLAS to potwierdzają: badając naładowane cząstki odrzutu w przeciwnym kierunku do fotonów, badacze znaleźli podobny związek między utratą energii a centralnością zderzenia jąder.

ALICE, CMS i LHCb szukały tego samego podstawowego procesu innym podejściem. Zamiast skupiać się głównie na energii dżetów, zbadały, jak plazma wydaje się zmniejszać produkcję某些 energetycznych cząstek. CMS stwierdził, że produkcja naładowanych cząstek była tłumiona zarówno w zderzeniach tlen-tlen, jak i neon-neon w porównaniu ze zderzeniami proton-proton – co jest zgodne z utratą energii przez cząstki wewnątrz QGP i stanowi kolejny dowód, że ta egzotyczna materia może powstawać w zderzeniach lżejszych jąder. LHCb doniósł o kolejnej ważnej wskazówce w osobnym badaniu, analizując cząstki zawierające kwark powabny i lżejszy kwark oraz porównując, jak silnie ich produkcja była tłumiona w zderzeniach tlenu i neonu. Tłumienie było bardziej wyraźne w cięższych zderzeniach neonu, dokładnie takie zachowanie, jakiego naukowcy oczekiwaliby, gdyby większe zderzenia wytwarzały większe objętości plazmy, powodując, że cząstki tracą więcej energii podczas jej przechodzenia.

Zmniejszona produkcja cząstek niekoniecznie jednak dowodzi, że odpowiada za nią utrata energii; inne procesy fizyczne mogą potencjalnie wywoływać podobne efekty. Dlatego ALICE porównała produkcję neutralnych pionów, innego typu cząstek subatomowych, w zderzeniach tlen-tlen i proton-tlen. Porównanie dostarczyło jednoznacznych dowodów na utratę energii partonów w zderzeniach tlen-tlen, wzmacniając argument, że nawet stosunkowo małe zderzenia jądrowe mogą generować warunki związane z QGP.

Badacze szukali także innego