Dans un article publié le 24 avril 2017 dans la revue Nature Physics, la collaboration ALICE rapporte que les collisions de protons présentent parfois des motifs similaires à ceux observés dans les collisions de noyaux lourds. Ce comportement a été remarqué lors de l’observation de hadrons dits « étranges » dans certaines collisions de protons où un grand nombre de particules sont créées.  Les mesures rapportées ont été réalisées à partir des collisions de protons, à une énergie de 7 TeV, de la première exploitation du LHC.

Les hadrons étranges sont des particules bien connues, appelées kaons, lambdas, xis ou encore omégas, et contenant toutes au moins un quark étrange. Le phénomène de « production accrue de particules étranges » observé est une caractéristique habituelle du plasma de quarks et de gluons, état de la matière très chaud et très dense qui existait quelques millionièmes de seconde après le Big Bang, et qui est généralement recréé lors de collisions de noyaux lourds. Mais c’est la première fois que ce phénomène, la production accrue de particules étranges, est observé sans la moindre ambiguïté dans de rares collisions de protons qui aboutissent à la création de nombreuses particules. Ce résultat pourrait remettre en question les modèles théoriques existants qui ne prévoient pas une telle augmentation du nombre de particules étranges dans ces événements.

L’étude du plasma de quarks et de gluons fournit un moyen d’étudier les propriétés de l’interaction forte, l’une des quatre forces fondamentales connues. Le plasma de quarks et de gluons se forme à des températures et des densités d’énergie très élevées, où la matière ordinaire passe à une phase où les quarks et les gluons deviennent « libres » et ne sont donc plus confinés dans les hadrons. Ces conditions peuvent être obtenues auprès du Grand collisionneur de hadrons, lors de collisions entre des noyaux lourds à une énergie élevée.

Avant cette étude, la production accrue de particules étranges n'avait été observée que dans les collisions de noyaux lourds et était considérée comme une manifestation du plasma de quarks et de gluons. Le résultat d’ALICE indique que ce phénomène pourrait maintenant avoir été observé également dans des collisions de protons.

Les nouveaux résultats montrent aussi qu’avec la « multiplicité » (le nombre de particules produites dans une collision donnée), le taux de production de ces hadrons étranges augmente plus rapidement que celui des autres particules créées lors de la même collision. En outre, les données montrent que plus le nombre de quarks étranges contenus dans l’hadron créé est élevé, plus la hausse de son taux de production est forte. Aucune dépendance par rapport à l’énergie de collision ou à la masse des particules créées n’a été décelée, ce qui indique que le phénomène observé est lié aux quarks étranges contenus dans les particules produites.