Bei den Temperaturen, wie sie heute im Universum vorherrschen, können Quarks nicht als “freie” Einzelteilchen existieren. In der gewöhnlichen Materie sind sie immer zu dritt zusammengepfercht und bilden so die Protonen und Neutronen. Das liegt an den Gesetzen der Quantenchromodynamik, die die starke Wechselwirkung beschreibt. Denn je mehr man versucht, Quarks voneinander zu trennen, desto stärker werden die von den Gluonen übertragenen Kräfte, die sie zusammenhalten.
Das ändert sich erst ab einer Temperatur von etwa einer Billion Grad Celsius. Alle bisherigen Experimentauswertungen deuten darauf hin, dass es den Physikern des BNL für die winzige Zeitspanne von einer Hundertstel Trilliardstel Sekunde (10 hoch minus 23 s) gelungen ist, ein Quark-Gluon-Plasma, also eine “Suppe” aus freien Quarks und Gluonen, herzustellen.
Dazu schossen sie in ihrem Teilchenbeschleuniger, dem Relativistic Heavy Ion Collider, die Kerne von Goldatomen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinander. Bei den durch den Zusammenstoß frei werdenden hohen Energien kann es passieren, dass zwei Quarks direkt aufeinandertreffen und je einen Teilchenjet erzeugen. Die Energie der Quarks wird in eine Kaskade aus neu entstehenden Teilchen umgewandelt.
Doch bei einigen Kollisionsexperimenten fehlte einer der beiden erwarteten Teilchenjets. Die derzeit plausibelste Erklärung dafür ist, dass bei der Kollision der Goldatomkerne gleichzeitig ein Quark-Gluon-Plasma entstanden ist, das die Produktion des Teilchenjets verhindert. Das hatten die Physiker so nicht erwartet. Das Quark-Gluon-Plasma scheint dreißig- bis fünfzigmal dichter zu sein als es vorhergesagt worden war.
Verbunden mit der Bildung des Quark-Gluon-Plasmas ist eine gleichzeitige Änderung des Vakuums ? ein so genannter Phasenübergang des Vakuums. Wenn das Quark-Gluon-Plasma tatsächlich sehr viel dichter ist als bisher gedacht, dann muss auch das physikalische Vakuum bei sehr hohen Temperaturen anders sein als gedacht.
Möglicherweise weist dieser Punkt auf eine Lösung des Problems der Dunklen Energie hin, die für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich gemacht wird. Für Teilchenphysiker ist der naheliegendste Kandidat zur Erklärung der Herkunft dieser Energie das Vakuum. Doch wenn sie versuchen, mit der Vakuumenergie die Ausdehnung des Universums zu erklären, liegen sie falsch ? nicht um ein paar Prozent, sondern um den ungeheuren Faktor von einer Billiarde Trilliarden Trilliarden Trilliarden Trilliarden Trilliarden, also einer Zahl mit 120 Nullen. Eine Erforschung des Übergangs von dem mit dem Quark-Gluon-Plasma verbundenen Vakuum zu dem heute im Universum vorherrschenden Vakuum könnte hier neue Erkenntnisse bringen.
