Nueva evidencia sugiere que los protones y neutrones atraviesan una transición de fase de "primer orden", una especie de cambio de temperatura intermitente, cuando se "derriten". Esto es similar a cómo se derrite el hielo:la energía primero aumenta la temperatura, y luego, durante la transición, la temperatura se mantiene estable mientras la energía transforma un sólido en un líquido. Solo cuando todas las moléculas son líquidas puede volver a subir la temperatura. Con protones y neutrones, el estado fundido es una sopa de quarks y gluones. Los científicos que estudian este plasma de quarks-gluones (QGP) en el Colisionador de iones pesados ​​relativista (RHIC) ven signos de esta transición intermitente. Los últimos datos, de colisiones de baja energía, agrega nuevo soporte para este patrón.

Durante más de 35 años, los teóricos han predicho firmas que los científicos pueden buscar como evidencia de un cambio de fase de primer orden en QGP. Pero encontrar esas firmas requiere estudiar QGP en una amplia gama de energías y trazar características clave en pequeñas motas que desaparecen apenas una mil millonésima de billonésima de segundo después de formarse. Gracias a la flexibilidad de RHIC y la sofisticación del detector STAR (Solenoidal Tracker en RHIC), los científicos finalmente tienen las medidas necesarias en la mano.

RHIC, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía (DOE), fue construido en parte para estudiar cómo la materia nuclear se convierte en una sopa de quarks y gluones libres. RHIC acelera y choca los núcleos de átomos de oro a diferentes energías para estudiar cómo se funden para formar este QGP. Observar una caída de presión y una vida útil más larga del QGP durante la transición sería análogo a la temperatura del agua que se mantiene estable mientras se congela o se derrite, un signo de una transición de fase de primer orden.

Los físicos de STAR buscaron estos signos midiendo la desviación lateral de las partículas (una caída de presión disminuiría este "flujo") y el tamaño del sistema creado (los sistemas de vida más larga parecerían más grandes en una dimensión). Medir cambios de tamaño tan pequeños requería el uso de partículas con una longitud de onda más pequeña que un femtómetro, más de mil millones de veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. La generación de colisiones a la energía más baja para este estudio requirió ejecutar RHIC con un haz de partículas chocando con una lámina de oro estacionaria dentro del detector STAR. Datos de estos Las colisiones de "objetivo fijo" extienden el rango de energía y se alinean con los patrones predichos que se teorizó durante mucho tiempo que ocurrirían en una transición de fase de primer orden. Los científicos todavía están recopilando y procesando datos de un escaneo más detallado para comprender las características adicionales de la transición de fase a diferentes energías de colisión.