Timp de decenii, regula pentru crearea plasmei quark-gluon (QGP) — supa ultra-fierbinte de quarci și gluoni nelegați care a umplut universul în primele sale milionimi de secundă — era simplă: adu nucleele cele mai mari pe care le ai. Plumb, mai exact, care este de peste 200 de ori mai greu decât protonii folosiți în mod obișnuit în experimentele LHC. Presupunerea era că doar astfel de grei puteau genera presiunea și căldura enorme necesare, temperaturi ce depășesc de 100.000 de ori pe cele de la centrul Soarelui, unde protonii și neutronii nu se mai țin împreună și se dizolvă în quarcii și gluonii lor constitutivi.

Se pare că universul ar fi putut fi mai cumpătat de atât. La un an după primele ciocniri de oxigen vreodată la Large Hadron Collider (LHC), toate cele patru colaborări majore de cercetare ale sale — ALICE, ATLAS, CMS și LHCb — au raportat acum semne că această formă primordială de materie poate apărea când nucleele de oxigen și neon se ciocnesc. Da, oxigen și neon. Chestii ușoare. Nuclee cu trofeu de participare.

Rezultatele contestă o presupunere de lungă durată despre forțele enorme necesare pentru a crea o substanță atât de extremă și oferă oamenilor de știință o nouă modalitate de a investiga condițiile care au prevalat în primele momente ale universului.

Una dintre cele mai clare modalități de a identifica QGP este să urmărești ce se întâmplă când quarcii și gluonii energetici încearcă să-și croiască drum prin ea. Pe măsură ce aceste particule se deplasează prin materialul extrem de fierbinte și dens, ele pierd o parte din energie — un proces pe care oamenii de știință îl numesc pierdere de energie a partonilor, un indiciu util că QGP s-a format. Colaborarea ATLAS a detectat clar acest efect studiind perechi de jeturi de particule — fluxuri concentrate de particule produse când quarci și gluoni energetici emerg dintr-o ciocnire — generate în timpul ciocnirilor oxigen-oxigen și neon-neon. Cercetătorii au observat diferențe de energie între jeturile pereche, indicând că unele particule au pierdut energie în timp ce călătoreau prin materialul înconjurător. Efectul a fost deosebit de pronunțat în timpul ciocnirilor mai directe, frontale (centrale), despre care se așteaptă să creeze un volum mai mare de plasmă, oferind particulelor mai mult material prin care să călătorească și provocând o pierdere mai mare de energie. Rezultatele preliminare ale ATLAS susțin acest lucru: examinând particulele încărcate care reculează în direcția opusă față de fotoni, cercetătorii au găsit o relație similară între pierderea de energie și cât de central s-au ciocnit nucleele.

ALICE, CMS și LHCb au căutat același proces de bază cu o abordare diferită. În loc să se concentreze în primul rând pe energia jeturilor, au examinat modul în care plasma pare să reducă producția anumitor particule energetice. CMS a descoperit că producția de particule încărcate a fost suprimată atât în ciocnirile oxigen-oxigen, cât și în cele neon-neon, comparativ cu ciocnirile proton-proton — în concordanță cu particulele care pierd energie în interiorul QGP și o dovadă suplimentară că materialul exotic se poate forma în ciocniri care implică nuclee mai ușoare. LHCb a raportat un alt indiciu important într-un studiu separat, investigând particulele care conțin un quark charm și un quark mai ușor și comparând cât de puternic a fost suprimată producția lor în ciocnirile de oxigen și neon. Suprimarea a fost mai pronunțată în ciocnirile mai grele de neon, exact comportamentul pe care oamenii de știință l-ar aștepta dacă ciocnirile mai mari produc volume mai mari de plasmă, determinând particulele să piardă mai multă energie pe măsură ce trec prin ea.

Cu toate acestea, producția redusă de particule nu dovedește neapărat că pierderea de energie este responsabilă; alte procese fizice ar putea produce efecte similare. Așa că ALICE a comparat producția de pioni neutri, un alt tip de particulă subatomică, în ciocnirile oxigen-oxigen și proton-oxigen. Comparația a oferit dovezi fără echivoc ale pierderii de energie a partonilor în ciocnirile oxigen-oxigen, întărind argumentul că chiar și ciocnirile nucleare relativ mici pot genera condiții asociate cu QGP.

Cercetătorii au căutat și un alt