Forscher am CERN haben ein Quark-Gluon-Plasma erzeugt, indem sie Sauerstoffkerne kollidieren ließen. Damit gelang der Nachweis dieser extremen Materieform im kleinsten bisher untersuchten Kernsystem. Die Ergebnisse wurden von der ALICE-Kollaboration analysiert.
Quark-Gluon-Plasma als Urzustand der Materie
In den ersten Mikrosekunden nach dem Urknall existierte Materie als Quark-Gluon-Plasma – ein Zustand, in dem die Bausteine von Protonen und Neutronen nicht gebunden waren. Bei Temperaturen über zwei Billionen Grad Celsius können Quarks und Gluonen nicht in Hadronen eingeschlossen bleiben. Experimente zeigen, dass sich dieses Plasma wie eine Flüssigkeit mit extrem niedriger Viskosität verhält.
Bisher wurde Quark-Gluon-Plasma hauptsächlich durch Kollisionen schwerer Bleikerne erzeugt. Der neue Ansatz mit Sauerstoffkernen (Oxygen-16) ermöglicht Untersuchungen in einem deutlich kleineren System. Jeder Sauerstoffkern enthält 8 Protonen und 8 Neutronen, während Bleikerne 208 Nukleonen besitzen.
Nachweis durch Jet-Quenching
Der entscheidende Nachweis gelang durch die Beobachtung von „Jet-Quenching“. Dabei verlieren energiereiche Quarks und Gluonen Energie, wenn sie durch das Quark-Gluon-Plasma fliegen. Dieser Effekt äußert sich in einer Unterdrückung der Produktion von Teilchen mit hohem Impuls im Vergleich zu Proton-Proton-Kollisionen.
Die ALICE-Kollaboration analysierte Daten von Sauerstoff-Sauerstoff-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 5,36 TeV pro Nukleonenpaar. Zum Vergleich wurden Proton-Proton- und Proton-Sauerstoff-Kollisionen herangezogen. Die statistische Signifikanz des Jet-Quenching-Effekts betrug 4,9 Standardabweichungen.
Die Ergebnisse zeigen, dass selbst in diesem kleinen System die charakteristischen Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas nachweisbar sind. Dies eröffnet neue Möglichkeiten zur Untersuchung der starken Wechselwirkung unter extremen Bedingungen.
- Quelle: ALICE-Kollaboration, CERN (2026)
- Quelle: Large Hadron Collider Experimentdaten (2025)