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Dans les accélérateurs, en faisant entrer en collision des noyaux lourds, les physiciens créent brièvement un plasma de quarks et de gluons — un état de la matière où les quarks et les gluons ne sont pas confinés dans des particules, mais libres. Pendant longtemps, on l'a imaginé comme un gaz, mais les expériences ont montré qu'il s'agit d'un liquide presque parfait. Ses particules se déplacent de manière coordonnée, comme les molécules dans le miel.

Étonnamment, à l'intérieur d'un proton ordinaire — les mêmes quarks et gluons — la densité d'énergie et la pression sont comparables à celles du plasma. Cela signifie que le proton n'est pas lâche à l'intérieur, mais dense et fortement lié. Une idée surgit : si dans les noyaux atomiques, les neutrons et les protons forment souvent des paires serrées (corrélations à courte portée), alors les quarks dans le proton pourraient aussi s'accrocher en paires. La paire de quarks up et down devrait être particulièrement robuste — leur attraction en chromodynamique quantique est plus forte.

Pour vérifier cela, on prévoit d'utiliser le collisionneur électron-ion (EIC) — un futur accélérateur où des électrons sonderont les protons. L'idée est simple : briser le proton avec un électron et observer les débris. Si les quarks sont appariés à l'intérieur, alors lors de l'impact, un quark s'échappera sous forme de jet de particules, et son partenaire sous forme de pion. De tels événements permettraient de voir pour la première fois les liaisons entre quarks — et de comprendre comment le liquide naît dans le plasma.

Cette approche compléterait les méthodes habituelles où le proton est décrit par des distributions de partons individuelles. La recherche de paires ouvrirait une nouvelle perspective sur les interactions fortes et pourrait expliquer pourquoi le liquide le plus chaud de l'Univers s'écoule si facilement.