La collaboration internationale ALICE ("A Large Ion Collider Experiment"), dont est membre le groupe de recherche éponyme de l’IP2I de Lyon, a l’ambition d’étudier la matière nucléaire dans un état de température extrêmement haute, où s’opère le déconfinement des hadrons (dont les protons et neutrons) en plasma de quarks et gluons.

La matière est faite d’atomes, eux-mêmes constitués d’électrons entourant un noyau de protons et de neutrons, ces derniers étant formés de quarks, liés par les gluons. Aucun quark ou gluon n’a jamais été observé isolément : ils semblent être liés entre eux de manière permanente et confinés dans des particules composites. A des températures 100000 fois supérieures à celles qui règnent au centre du Soleil, ils se déconfinent pour former un plasma, qui aurait existé quelques micro-secondes après le Big Bang. Ce plasma est prédit par la théorie fondamentale de l’interaction forte, la Chromodynamique Quantique (QCD), et son étude permet de comprendre l’organisation ultime de la matière soumise à l’interaction forte et les tous premiers instants de l’univers.

Le LHC fait entrer en collision des ions plomb pour recréer des conditions similaires à celles qui prévalaient immédiatement après le Big Bang et former ce plasma de quark et de gluons. Pour cette étude qui relève de l’infiniment petit, un énorme détecteur a été construit au LHC. Il est capable de mesurer les particules émises par le plasma alors que celui-ci se dilate et se refroidit.

Notre groupe a pris part à cette construction et à l’obtention de résultats majeurs dans ce domaine de physique.