Physiker des Brookhaven National Laboratory (New York, USA) erhielten am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) erstmals Tropfen Quark-Gluon-Plasma. In den ersten Augenblicken des Urknalls existierte eine Substanz in einem ähnlichen Zustand, die durch eine Viskosität von nahezu Null gekennzeichnet war. Dies wird in einem Artikel berichtet, der in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlicht wurde.
Quark-Gluon-Plasma ist ein aggregierter Materiezustand, in dem Hadronen, eine Klasse von Elementarteilchen, die Protonen und Neutronen enthält, in asymptotisch freie Quarks und Gluonen unterteilt werden. Dieser Zustand ähnelt dem Plasma, wenn Atome ionisiert werden, Ladungen getrennt werden und sich Kerne und Elektronen frei bewegen können. Das Plasma bleibt jedoch quasi neutral, dh die Gesamtladung in einem Teil davon ist Null. Innerhalb von Hadronen werden Quarks durch Einschluss zusammengehalten, während sich die Farben (eine spezielle Quantencharakteristik) jedes Quarks gegenseitig kompensieren müssen, wodurch die hadronische Materie farblos bleibt. Quark-Gluon-Plasma ist quasi farblos.
Quark-Gluon-Plasma, das bei hohen Temperaturen gebildet wird, ist eine nahezu ideale Flüssigkeit, in der es keine Viskosität gibt. Es wird angenommen, dass es in den ersten Augenblicken des Urknalls existierte und schnell abkühlte, was zur Hadronisierung führte - der Bildung farbloser Hadronen aus farbigen Quarks, Antiquarks und Gluonen, die bei niedrigen Temperaturen in einem freien Zustand nicht existieren können.
Wissenschaftler führten am RHIC Kollisionen zwischen Goldatomen und beschleunigten Ionen durch: Protonen, Deuteronen und Helium-3-Kerne - bei einer Energie im Schwerpunktsystem (ein System, in dem Teilchen gleiche und entgegengesetzt gerichtete Impulse haben) von 200 Gigaelektronvolt. Wenn nach dem theoretischen Modell während einer Kollision ein Quark-Gluon-Plasma mit einer extrem niedrigen Viskosität gebildet wird, sollten die Kolliderdetektoren Partikelwolken aufzeichnen, die die "Form" der beschleunigten Ionen beibehalten. Protonen hinterlassen eine kreisförmige Spur, Deuteronen eine elliptische und Helium-3-Dreiecke.
Die Ergebnisse des Experiments zeigten, dass die beobachteten Muster von Partikeln, die während der Kollision von Goldatomen und Ionen freigesetzt werden, mit denen übereinstimmen, die während der Bildung von Tropfen von Quark-Gluon-Plasma entstehen sollten.