Dans les années 2010, les physiciens travaillant au Grand collisionneur de hadrons ont appris à créer en laboratoire une matière que l'on ne rencontre pas dans le monde ordinaire. Lors de la collision de deux noyaux de plomb, accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière, un plasma quark-gluon apparaît pendant un instant — une « soupe » des plus petites particules de matière connues, qui remplissait l'Univers dans la première microseconde après le Big Bang. Cette soupe est incroyablement chaude — des centaines de milliers de fois plus chaude que le centre du Soleil.
Lorsqu'un jet de particules naît dans cette soupe (un flux étroit se déplaçant avec une énergie énorme), il se comporte comme un bateau à moteur sur l'eau. Le bateau écarte l'eau sur les côtés, laissant derrière lui des vagues divergentes et une zone d'eau écumante et agitée. De la même manière, le jet, en traversant le plasma, pousse la matière sur les côtés et vers l'avant, et derrière lui se forme une région où le nombre de particules est plus faible qu'avant le passage du jet. Les physiciens appellent cette zone la traînée de diffusion.
Pendant longtemps, une telle traînée a été recherchée dans les données, mais le signal était faible et se noyait dans le bruit. Désormais, l'équipe CMS au Grand collisionneur de hadrons a rassemblé des données sur des milliers de collisions de noyaux de plomb et les a comparées à des collisions de protons, où il n'y a pas de plasma. Il s'avère que derrière le jet, dans le plasma, un creux notable dans le nombre de particules se forme effectivement — la signification statistique a dépassé cinq écarts types. C'est le seuil au-delà duquel les physiciens parlent de découverte, et non de fluctuation aléatoire.
La nouvelle mesure est importante non seulement comme confirmation d'une belle image. Elle permet de « sonder » les propriétés du plasma quark-gluon : sa viscosité, sa capacité à transmettre l'énergie, sa réaction à une particule qui le traverse. La comparaison avec les modèles théoriques a montré que sans tenir compte de la traînée de diffusion, il est impossible de décrire les données. Cela signifie que le plasma ne se comporte pas comme un gaz raréfié, mais comme un liquide à très faible viscosité — un liquide presque parfait, semblable à celui qui aurait pu exister dans l'Univers primordial.
Maintenant que la traînée a été détectée de manière fiable, les physiciens pourront l'utiliser comme un outil : faire varier l'énergie du jet, observer comment la traînée change, et reconstituer à partir de celle-ci une image détaillée de ce qui s'est passé dans les premiers instants après le Big Bang. Le bateau ne laisse pas seulement des vagues derrière lui — il laisse une carte des profondeurs.
Le plasma quark-gluon est le liquide le plus chaud jamais créé par l'homme : sa température est d'environ 5,5 billions de degrés Celsius, soit 100 000 fois plus chaud que le centre du Soleil.
Dans le roman de Greg Egan « La Cité des permutants », les états exotiques de la matière et les interactions des particules avec le vide sont explorés, ce qui fait écho de loin à la physique du plasma quark-gluon.