Un glaçon dans un thé chaud fond exactement à zéro degré. Mais si la glace est faite de particules subatomiques et que le thé est de la matière nucléaire surchauffée ? Les auteurs de l'étude ont examiné le méson rho — une particule composée d'un quark et d'un antiquark qui ne vit que 4×10⁻²⁴ secondes — et ont cherché sa « température de fusion ».

Il s'avère que le méson rho disparaît d'autant plus tard que ses quarks sont fortement liés entre eux. Cette force est mesurée par la constante de désintégration — un nombre qui indique la facilité avec laquelle le méson se transforme en photons. Plus la constante est grande, plus la liaison est forte et plus la température à laquelle le méson cesse d'être une entité est élevée. Pour l'état fondamental du méson rho, cette température est d'environ 1,8 billion de degrés (157 MeV en unités de physiciens).

Pour les états excités — lorsque les quarks oscillent plus fortement — l'effet disparaît presque. C'est comme une corde : une corde tendue se rompt à une force bien précise, tandis qu'une corde lâche se rompt presque à n'importe quelle force. Les scientifiques ont appliqué une transformation isospectrale — une astuce mathématique qui modifie la constante de désintégration sans toucher aux masses des particules. Ainsi, le modèle a été ajusté à la valeur expérimentale et il a été prédit que la transition de la matière ordinaire au plasma se produit de manière progressive, comme la fonte du beurre, et non comme celle de la glace.

Ces travaux sont importants pour comprendre les premiers instants après le Big Bang, lorsque l'Univers entier était un plasma de quarks et de gluons. Aujourd'hui, un tel plasma est créé dans les accélérateurs en faisant entrer en collision des noyaux de plomb ou d'or, et on observe comment les mésons y naissent et y meurent. En contrôlant leur « température de fusion », nous comprenons mieux comment l'Univers primitif s'est refroidi et pourquoi nous sommes faits de protons et de neutrons plutôt que de quarks libres.