Les collisionneurs de particules effectuent des collisions entre noyaux atomiques, à des énergies ultra-relativistes, dans le but de produire le plasma de quarks et de gluons, un état de la matière où les quarks et les gluons ne sont pas confinés dans les hadrons, et où leurs degrés de liberté de couleur sont ainsi libérés. On pense que cet état est produit de façon transitoire, avant de se fragmenter en milliers de particules qui traversent les détecteurs. Mais malgré deux décennies de recherche, une des grandes questions ouvertes était d'obtenir une détermination expérimentale de la température atteinte dans une telle collision, et une détermination simultanée d'une autre fonction thermodynamique, telle que la densité d'entropie, qui donnerait accès au nombre de degrés de liberté.
Dans une lettre publiée récemment dans Nature Physics, deux physiciens de l'IPhT, Jean-Yves Ollitrault et Giuliano Giacalone, répondent à cette question, en collaboration avec Fernando Gardim, de l'université fédérale d'Alfenas (Brésil), en séjour sabbatique à l'IPhT, et Matthew Luzum, de l'université de São Paulo (Brésil). En utilisant les données expérimentales, ils montrent que la matière créée dans les collisions plomb-plomb au grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN atteint une température de 2600 milliards de degrés, la plus haute jamais atteinte en laboratoire. Ils déterminent la densité d'entropie correspondante ainsi que la vitesse du son, qui est la moitié de la vitesse de la lumière dans cet état de la matière. Les résultats déduits de l'expérience sont en accord avec les prédictions théoriques basées sur la théorie fondamentale des interactions fortes. Ils confirment qu'un état déconfiné de la matière est effectivement créé.
