Hoe zag materie eruit vlak na de oerknal? Deeltjes die voortkomen uit de laagste energiebotsingen van kleine deeltjes met grote zware kernen bij de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) zouden het antwoord kunnen bevatten. Wetenschappers onthulden dat de deeltjes gedrag vertonen dat verband houdt met de vorming van een soep van quarks en gluonen, de bouwstenen van bijna alle zichtbare materie. Deze resultaten van het PHENIX-experiment van RHIC suggereren dat deze kleinschalige botsingen kleine, kortlevende stofdeeltjes die het vroege heelal nabootsen. De vlekjes bieden inzicht in materie die bijna 14 miljard jaar geleden is gevormd, net na de oerknal.

Wetenschappers hebben RHIC gebouwd om deze vorm van materie te creëren en te bestuderen, bekend als quark-gluonplasma. Echter, ze verwachtten aanvankelijk alleen tekenen van het quark-gluon-plasma te zien bij zeer energetische botsingen van twee zware ionen, zoals goud. De nieuwe bevindingen dragen bij aan een groeiend aantal bewijzen van RHIC en Europa's Large Hadron Collider dat het quark-gluonplasma ook kan worden gecreëerd wanneer een kleiner ion botst met een zwaar ion. De experimenten zullen wetenschappers helpen de voorwaarden te begrijpen die nodig zijn om deze opmerkelijke vorm van materie te maken.

Bij semi-overlappende goud-goud botsingen bij RHIC, meer deeltjes komen uit de "evenaar" dan loodrecht op de botsingsrichting. Dit elliptische stroompatroon, wetenschappers geloven, wordt veroorzaakt door interacties van de deeltjes met het bijna "perfecte" - dat wil zeggen vrij stromende - vloeistofachtige quark-gluon-plasma dat bij de botsingen is ontstaan. De nieuwe experimenten gebruikten lagere energieën en botsingen van veel kleinere deuteronen (gemaakt van één proton en één neutron) met gouden kernen om te leren hoe dit perfecte vloeistofgedrag onder verschillende omstandigheden ontstaat, met name bij vier verschillende botsingsenergieën. Correlaties in de manier waarop deeltjes voortkwamen uit deze deuteron-goudbotsingen, zelfs bij de laagste energieën, kwam overeen met wat wetenschappers observeerden in de meer energetische botsingen met grote ionen.

Deze resultaten ondersteunen het idee dat er in deze kleine systemen een quark-gluonplasma bestaat, maar er zijn andere mogelijke verklaringen voor de bevindingen. Een daarvan is de aanwezigheid van een andere vorm van materie die bekend staat als kleurenglascondensaat waarvan wordt gedacht dat het wordt gedomineerd door gluonen. RHIC-wetenschappers zullen aanvullende analyses uitvoeren en hun experimentele resultaten vergelijken met meer gedetailleerde beschrijvingen van zowel quark-gluonplasma als kleurenglascondensaat om dit op te lossen.