世界上最強大的粒子加速器－大型強子對撞機，讓科學家對夸克膠子等離子體有了最好的了解，而夸克膠子等離子體是大爆炸後充滿宇宙的原始物質。
在宇宙存在的最初幾分之一秒內，宇宙充滿了一種熾熱、緻密的原始湯，稱為夸克-膠子等離子體。在大約17英里的圓形粒子加速器中， 大型強子對撞機 位於法國阿爾卑斯山深處的大型強子對撞機（LHC），歐洲核子研究中心的科學家以接近光速的速度將鐵原子核粉碎在一起，重建了夸克-膠子等離子體。該項目稱為 ALICE（大型離子對撞機實驗）。
當 ALICE 團隊發現夸克-膠子等離子體之間的碰撞的常見模式時，他們獲得了有關夸克-膠子等離子體（以及早期宇宙的條件）的新資訊。 質子 – 在原子中心發現的粒子 – 質子和鉛原子核之間的碰撞，以及鉛原子核本身之間的碰撞。這個模型可以揭示夸克-膠子等離子體是如何在 大霹靂顯示它可以透過比之前想像的更小的粒子碰撞來鍛造。
當科學家第一次開始在大型強子對撞機上將質子粉碎在一起時，他們的理論是，質子之間以及質子和鉛之間的碰撞太小，無法產生夸克-膠子等離子體。然而，最近在這些小型碰撞以及鉛核之間的碰撞中發現了這種原始物質的誘人跡象。
夸克-膠子等離子體及其形成的特徵之一是粒子不是均勻發射的，而是沿著首選方向發射，科學家稱之為各向異性流。在中等速度下，粒子的各向異性流取決於組成它們的夸克的數量。重子（由三個夸克組成的粒子）表現出比介子（由兩個夸克組成的粒子）更強的通量。
科學家推測，這與夸克聚集在一起形成更大粒子的過程有關。重子有更多的夸克，因此獲得更大的通量。
在這項新研究中，ALICE 合作組織解釋了他們如何測量質子-質子和質子-子彈碰撞產生的各種介子和重子的各向異性流。透過隔離在一起流動的粒子，研究小組證實，正如在劇烈碰撞中看到的那樣，這些較輕的碰撞會在中等速度下產生流動性較強的重子和流動性較弱的介子。
ALICE 實驗的物理協調員 David Dobrigkeit Chinellato 表示：“這是我們第一次在很長的時間間隔和多個物種中觀察到質子碰撞子集中的這種流動模式，其中產生了大量的粒子。” 在一份聲明中說。 “我們的結果支持這樣的假設：即使碰撞系統的尺寸很小，膨脹夸克系統仍然存在。”
ALICE 團隊將他們進行的流觀測與夸克-膠子等離子體形成模型進行了比較，發現流模型與解釋重子和介子形成的模型非常匹配。然而，不參與這種夸克耦合的模型無法重現觀察到的流動模式。
研究人員還發現，即使是最擬合的模型也無法完全解釋觀察到的流量。仍然存在一些揮之不去的差異和皺紋，研究小組認為質子大小的粒子和鐵之間的其他碰撞可能有助於消除這些差異。
ALICE 發言人 Kai Schweda 在一份聲明中表示：“我們預計，隨著 2025 年記錄的氧對撞彌合了質子對撞和鉛對撞之間的差距，我們將對夸克-膠子等離子體在不同碰撞系統中的性質和演化獲得新的見解。”
接下來，科學家將進一步了解宇宙誕生時的條件。
這項研究的一篇論文是 發表 3月20日，在《自然通訊》雜誌上，
