Великие открытия в истории физики часто связаны с исследованием вещества в экстремальных условиях. Так, физика микроскопических размеров основана на квантовомеханических принципах, в то время как физика сверхвысоких скоростей на специальной теории относительности. В конце 90-х годов прошлого столетия результаты экспериментальных исследований центральных столкновений ультрарелятивистских тяжелых ионов продемонстрировали возможность наблюдения новых явлений – деконфайнмента и восстановления киральной симметрии в ядерной материи при сверхвысокой плотности энергии. Расчеты в рамках Квантовой Хромодинамики предсказывают, что при достаточно высоких температурах ядерная материя может перейти в состояние, в котором кварки и глюоны, обычно связанные и локализованные внутри адронов, становятся свободными в пространственных объемах существенно превышающих размеры этих адронов и даже размеры тяжелых ядер. Более того, оказалось, что в созданной системе довольно быстро устанавливается химическое и термодинамическое равновесие, т. е. в течение небольшого промежутка времени ядерная материя может существовать в форме Кварк-Глюонной Плазмы (КГП). Согласно космологическим моделям эволюции, именно в этом состоянии существовала Вселенная спустя несколько микросекунд после Большого Взрыва. Другой экстремальный предел на фазовой диаграмме – состояние барионной материи при сверхвысоких плотностях в виде кварковой плазмы возможно реализуется в коре нейтронных звезд.

Экспериментальное и теоретическое исследование этих проблем отмечено, как одно из наиболее приоритетных направлений в ядерной физике на ближайшее десятилетие.
       Именно на решение этих задач направлены усилия четырех коллабораций (PHENIX,   STAR,  PHOBOS и BRAHMS) в экспериментах на уже действующем ускорительном комплексе ультрарелятивистских тяжелых ионов RHIC в Брукхейвенской Национальной Лаборатории (BNL) в США. На этом ускорителе сформированы встречные пучки ионов золота, ускоренных до энергий 100 A GeV, и, согласно оценкам, в центральных столкновениях этих ядер уже достигнута плотность энергии выше
5 GeV/fm**3 . При анализе данных, накопленных к настоящему времени в экспериментах на RHIC, уже обнаружен ряд признаков, указывающих на проявление эффекта деконфайнмента. Более того, вопреки ожиданиям, основанным на свойстве асимптотической свободы КХД, оказалось, что свойства сформированной в центральном взаимодействии ионов золота среды близки к свойствам почти идеальной сильновзаимодействующей кварк-глюонной жидкости, а не плотного газа слабовзаимодействующих кварков и глюонов. Детальное исследование этого яркого явления продолжается в экспериментах на RHIC и в CERN на Большом Адронном Коллайдере
(LHC - Large Hadron Collider) в эксперименте коллаборации ALICE. Изучение перехода ядерного вещества в состояние кварковой плазмы при сверхвысоких барионных плотностях запланировано в экспериментах CBM на FAIR (Дармштадт) и на ускорительном комплексе NICA (Дубна).
ПИЯФ активно участвует в этих исследованиях в рамках коллабораций PHENIX, ALICE, CBM.