I de tidiga stadierna av universum, kvarker och gluoner begränsades snabbt till protoner och neutroner som fortsatte att bilda atomer. Med partikelacceleratorer som når allt högre energinivåer har äntligen möjligheten att studera detta flyktiga ursprungliga tillstånd kommit.

Quark-Gluon Plasma (QGP) är ett tillstånd av materia som existerade endast för de kortaste tiderna i universums början, med dessa partiklar som snabbt klumpades ihop för att bilda protoner och neutroner som utgör den dagliga materia som omger oss. Utmaningen att förstå detta materiella ursprungliga tillstånd faller på fysiker som driver världens mest kraftfulla partikelacceleratorer. En ny specialutgåva av European Physical Journal Special Topics med titeln "Quark-Gluon Plasma and Heavy-Ion Phenomenology" redigerad av Munshi G. Mustafa, Saha Institute of Nuclear Physics, Kolkata, Indien, sammanför sju artiklar som beskriver vår förståelse av QGP och de processer som förvandlade det till den baryoniska materien runt oss dagligen.

"Quark-Gluon Plasma är den starkt interagerande dekonfinerade materien som endast existerade kortvarigt i det tidiga universum, några mikrosekunder efter Big Bang, "säger Mustafa." Upptäckten och karakteriseringen av egenskaperna hos QGP är fortfarande några av de bästa orkestrerade internationella insatserna inom modern kärnfysik. "Mustafa lyfter fram tung jonfenomenologi som ett mycket tillförlitligt verktyg för att bestämma egenskaperna hos QGP och i synnerhet, dynamiken i dess utveckling och kylning.

Förbättringar hos kolliderare som Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) och Large Hadron Collider (LHC) har radikalt ökat energinivåerna som kan uppnås genom kraftiga kärnkollisioner vid hastigheter med nära ljus och har dem i linje med de i spädbarnsuniversum . Dessutom, framtida experiment vid Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) och vid Nuclotron-baserade Ion Collider fAcility (NICA) kommer att generera en mängd data om QGP och förhållandena i det tidiga universum.

"Denna samling är så aktuell att den kräver en bättre teoretisk förståelse av partikelegenskaperna hos het och tät dekonfinerad materia, som återspeglar både statiska och dynamiska egenskaper hos QGP, "förklarar Mustafa." Denna förbättrade teoretiska förståelse av Quark-Gluon Plasma och Heavy Ion Phenomenology är avgörande för att avslöja egenskaperna hos den förmodade QGP som ockuperade hela universum, några mikrosekunder efter Big Bang. "

Mustafa påpekar att denna förbättrade förståelse också bör öppna dörren till förståelse av tillståndsekvationen för denna starkt interagerande materia och förbereda plattformen för att utforska teorin om kvark-hadronövergång och eventuell termisering av QGP. Detta kan i sin tur hjälpa oss att förstå stegen som ledde från QGP till den vardagliga baryoniska materia som omger oss.

"Kvarkarna och gluonerna som bildade neutronerna och protonerna var begränsade i dem, några mikrosekunder efter Big Bang, "avslutar Mustafa." Det här är första gången när vi har sett dem befrias från deras eviga internering! "