Une expérience réalisée à l'installation d'Isolde du Cern a déterminé la rive ouest d'une petite île de noyaux atomiques, où les règles nucléaires conventionnelles se décomposent.
Le noyau atomique a été découvert il y a plus d'un siècle, mais de nombreuses questions demeurent sur la force qui maintient ses protons et neutrons constitutifs et la manière dont ces particules se rassemblent ensemble.
Dans le modèle de coquille nucléaire classique, les protons et les neutrons s'organisent dans des coquilles d'énergie croissante, et des coquilles extérieures complètement remplies de protons ou de neutrons entraînent des noyaux « magiques » particulièrement stables. Mais le modèle ne fonctionne que pour les noyaux avec le bon mélange de protons et de neutrons. Obtenez le mauvais mélange et le modèle se décompose.
L'identification des régions sur le tableau des noyaux où cette rupture se produit occupe les physiciens nucléaires dans le monde. Le but? Développer un modèle qui s'applique à tous les noyaux et conduit à une compréhension plus approfondie de leur structure interne.
Dans un article qui vient d'être publié dans Revue physique cLouis Lalanne et ses collègues rapportent des données de l'installation d'Isolde du CERN qui leur ont permis de déterminer la frontière ouest d'une de ces région – l'île de l'inversion « associée au neutron numéro 40.
L'île d'inversion de 40 neutrons est l'une des rares petites îles de noyaux inhabituels dans une mer de noyaux principalement « normaux » au bord riche en neutrons du graphique nucléaire. Dans ces régions insulaires, l'ordre habituel de remplissage de coquilles nucléaires se décompose et les neutrons occupent des obus autres que ceux où nous nous attendons à les trouver. Cette garniture de coquille rare donne à ces noyaux des formes et des propriétés inhabituelles par rapport à leurs voisins.
Pour explorer l'île d'inversion de 40 neutrons, Lalanne et ses collègues ont utilisé Isolde, une installation unique pour la production et l'étude des noyaux qui ont trop ou trop de neutrons pour être stables. Plus précisément, ils ont créé et étudié le noyau du chrome-61 à petit étudiant, qui possède 24 protons et 37 neutrons et serait situé juste sur la rive ouest de l'île de 40 neutrons d'inversion.
En utilisant des mesures prises avec l'appareil de spectroscopie d'ionisation de résonance collinéaire de l'installation (CRIS), qui permet d'étudier les noyaux riches en neutrons avec une haute précision, les chercheurs ont déterminé deux propriétés du chrome-61 connues sous le nom de spin et de dipôle magnétique.
Associés à des calculs théoriques, ces mesures ont montré que le chrome-61 a une configuration de remplissage de coque qui se situe entre celle attendue pour les noyaux situés à l'extérieur de l'île de 40 neutrons de l'inversion et qui attend pour les noyaux qui se trouvent à l'intérieur, déterminant donc le bord ouest de l'île 40-Neutron de l'inversion.
« Le but ultime est de comprendre comment la structure nucléaire émerge et évolue à travers le paysage nucléaire », explique Lalanne. « Les îles de l'inversion sont importantes car elles représentent des régions d'évolution rapide qui remettent en question notre compréhension. Ce résultat nous aide à construire une image plus claire du mécanisme qui stimule cette évolution. »
