État de la matière où les protons et les neutrons se dissolvent en une mer de quarks.La matière de quarks est un état de la matière dans lequel les protons et les neutrons — les particules qui constituent les noyaux atomiques — se dissolvent en leurs quarks constitutifs. Dans des conditions normales, les quarks sont confinés en permanence à l'intérieur des hadrons par l'interaction forte, mais à des températures ou des densités extrêmement élevées, ce confinement est rompu. Le résultat est une mer dense et interactive de quarks et de gluons, souvent appelée plasma de quarks et de gluons.
Le concept de déconfinement des quarks a été proposé dans les années 1970, avec les premiers travaux théoriques de John Collins et Malcolm Perry (1975) et, indépendamment, d'autres chercheurs, suggérant qu'à densité suffisamment élevée, la matière pourrait exister sous forme de gaz de quarks. Le terme « plasma de quarks et de gluons » a été inventé plus tard, et les recherches expérimentales ont commencé dans les années 1980.
Aux énergies ordinaires, l'interaction forte lie les quarks en triplets (baryons comme les protons et les neutrons) ou en paires (mésons). Lorsque la densité d'énergie dépasse un seuil critique — environ quelques centaines de MeV par femtomètre cube — le vide lui-même change, et les quarks deviennent déconfinés. Cette transition est analogue à la fusion d'un solide en liquide : les hadrons « fondent » en un plasma de leurs constituants.
La matière de quarks est étudiée dans les collisionneurs d'ions lourds comme le LHC et le RHIC, où des noyaux d'or ou de plomb sont projetés les uns contre les autres pour recréer les conditions de l'univers primordial, aidant les physiciens à comprendre l'interaction forte et l'évolution du cosmos.
Les étoiles à neutrons pourraient avoir des noyaux constitués de matière de quarks, ce qui en ferait les objets observables les plus denses de l'univers.
