Natuurkundigen van het Brookhaven National Laboratory (New York, VS) verkregen voor het eerst druppels quark-gluonplasma bij de Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC). Een stof in een vergelijkbare staat, gekenmerkt door een viscositeit van bijna nul, bestond in de eerste momenten van de oerknal. Dit staat in een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Physics.
Quark-gluonplasma is een geaggregeerde toestand van materie, waarin hadronen, een klasse van elementaire deeltjes die protonen en neutronen omvat, verdeeld zijn in asymptotisch vrije quarks en gluonen. Deze toestand is vergelijkbaar met plasma, wanneer atomen worden geïoniseerd, ladingen worden gescheiden en kernen en elektronen vrij kunnen bewegen. Het plasma blijft echter quasi-neutraal, dat wil zeggen dat de totale lading in een deel ervan nul is. Binnen hadronen worden quarks bij elkaar gehouden door opsluiting, terwijl de kleuren (een speciaal kwantumkenmerk) van elke quark elkaar moeten compenseren, waardoor hadronische materie kleurloos blijft. Quark-gluon-plasma is quasi-kleurloos.
Quark-gluonplasma, dat wordt gevormd bij hoge temperaturen, is een bijna ideale vloeistof, waarin geen viscositeit is. Er wordt aangenomen dat het bestond in de eerste momenten van de oerknal en snel afkoelde, wat leidde tot hadronisatie - de vorming van kleurloze hadronen uit gekleurde quarks, antiquarks en gluonen, die bij lage temperaturen niet in een vrije staat kunnen bestaan.
Wetenschappers voerden RHIC-botsingen uit tussen goudatomen en versnelde ionen: protonen, deuteronen en helium-3-kernen - op een energie in het massamiddelpuntsysteem (een systeem waarin deeltjes een gelijk en tegengesteld gericht moment hebben) gelijk aan 200 giga-elektronvolt. Volgens het theoretische model, als een quark-gluonplasma met een extreem lage viscositeit wordt gevormd tijdens een botsing, dan moeten de botsingsdetectoren wolken van deeltjes registreren die de "vorm" van de versnelde ionen behouden. Protonen laten een cirkelvormig spoor achter, deuteronen een elliptisch en helium-3 driehoekig.
De resultaten van het experiment toonden aan dat de waargenomen patronen van deeltjes die vrijkomen tijdens de botsing van goudatomen en ionen samenvallen met de patronen die zouden moeten ontstaan tijdens de vorming van druppeltjes van quark-gluonplasma.