Pour la description microscopique des interactions noyau–noyau aux énergies ultrarelativistes, nous avons développé les modèles VENUS / NEXUS, où les interactions élémentaires sont réalisées par l’échange de pomérons en utilisant la méthode Monte-Carlo (modèle de Gribov-Regge). Cette approche est applicable lorsque la densité des cordes n’est pas trop élevée, ce qui est le cas pour les interactions hadron-hadron et les interactions entre noyaux légers.
Par contre dans les collisions d’ions lourds, notamment aux énergies de RHIC et du LHC où on s’attend à la formation d’un plasma de quarks et gluons, les interactions entre les cordes ne sont plus négligeables. Ainsi le modèle de Gribov-Regge ne peut être appliqué que pour la phase initiale de la collision. Pour la deuxième phase (plasma), nous suivons une approche macroscopique basée sur l’hydrodynamique, où une équation d’état peut être utilisée même si les détails microscopiques restent inconnus. Ainsi, notre modèle de Gribov–Regge détermine les conditions initiales pour l’évolution du plasma, laquelle est décrite par un calcul hydrodynamique. C'est le projet EPOS.
Conditions initiales fluctuantes
Ce traitement hydrodynamique avec conditions initiales fluctuantes permet d’expliquer des effets spectaculaires, comme les corrélations entre deux particules émises au même angle azimutal mais avec des rapidités très différentes (“ridge effect”, voir la Figure). Cette corrélation montre non seulement l’existence d’un fluide, mais aussi la présence de sous-structures des flux à une échelle de 10-16 mètres!
Nous avons publié en 2002 le premier article sur les conditions initiales “événement-par-événement”. Depuis 2006 nous étudions l’évolution hydrodynamique. Nous avons été les pionniers du traitement hydrodynamique avec conditions initiales fluctuantes, très en vogue actuellement.
Approche hydrodynamique pour les collisions proton-proton à 7 TeV
Dans un travail pour le moment spéculatif, nous appliquons l’approche hydrodynamique aux collisions proton-proton. Nous avons étudié en détail les corrélations de Bose-Einstein, permettant de mesurer la taille du liquide. Le résultat principal de notre étude: même pour les collisions proton-proton au LHC, il faut une expansion hydrodynamique pour que la taille du système soit suffisamment grande pour être en accord avec les données. D’autres observables comme la production de particules (multi)étranges semblent valider cette hypothèse fascinante.