Den ersten großen Erfolg verbuchte der Large Hadron Collider (LHC), als Forscher mit seiner Hilfe 2012 ein neues elementares Teilchen dingfest machten, mutmaßlich das lange gesuchte Higgs-Boson. Doch die Jagd nach neuen Teilchen ist nicht die einzige Aufgabe der LHC-Wissenschaftler am europäischen Forschungszentrum CERN. Sie wollen auch einen Materiezustand untersuchen, wie er kosmologischen Modellen zufolge bis etwa zehn millionstel Sekunden nach dem Urknall das Universum bestimmte: das Quark-Gluon-Plasma oder QGP.

Um es zu erzeugen, schießen Teilchenphysiker statt leichter Protonen schwere Bleiionen aufeinander. Bei der folgenden Kollision entsteht ein "Feuerball": ein räumlich ausgedehnter Bereich sehr hoher Energiedichte, erfüllt von einem komplexen System aus elementaren und stark miteinander wechselwirkenden Teilchen. Diese umfassen mehrere Sorten von Quarks – von ganz leicht bis sehr schwer –, entsprechenden Antiquarks sowie Gluonen, die Trägerteilchen der starken Kernkraft.

Bei bisherigen Experimenten existiert das Plasma gerade einmal rund 10^–23 Sekunden lang, expandiert in dieser Zeit sehr rasch und kühlt dabei ab. Bei rund 170 Megaelektronvolt – Teilchenphysiker messen Temperatur in Energieeinheiten – "frieren" die Quarks und Gluonen des Plasmas dann zu Teilchen und Antiteilchen aus, die vom Kollisionspunkt wegfliegen und von Detektoren gemessen werden. ...