Des chercheurs de l'Université métropolitaine d'Osaka ont découvert que la structure nucléaire du titane 48 varie en fonction de la distance par rapport au centre du noyau, passant d'une structure en coquille à une structure en amas α. Cette découverte remet en question les conceptions traditionnelles de la configuration nucléaire et pourrait apporter des informations sur les processus de désintégration α dans les noyaux lourds, une énigme de la physique nucléaire depuis près d'un siècle. Crédit : Issues.fr.com
Un mystère de physique vieux de 100 ans pourrait être sur le point d'être résolu alors que de nouvelles recherches révèlent des changements structurels dans le noyau du titane 48.
Le monde qui nous entoure est constitué de particules invisibles à l'œil nu, mais les physiciens continuent de mieux comprendre ce domaine mystérieux. Les résultats sont publiés dans la revue Examen physique C Des scientifiques de l'Université métropolitaine d'Osaka (OMU) ont montré que la structure nucléaire d'un atome change probablement en fonction de la distance à laquelle se trouvent les protons et les neutrons par rapport au centre du noyau.
L'étudiant diplômé de l'OMU Maito Okada, le professeur associé Wataru Horiuchi et le professeur Naoyuki Itagaki de l'École supérieure des sciences ont comparé les calculs utilisant des modèles théoriques avec des données expérimentales existantes pour déterminer si le titane-48, l'isotope le plus courant du titane avec 22 protons et 26 neutrons, a une structure de modèle de coquille ou une structure de cluster α (cluster alpha).
La structure nucléaire du titane 48 passe d'une structure en coquille à une structure en amas α en fonction de la distance par rapport au centre du noyau. Crédit : Université métropolitaine d'Osaka
Amas alpha et asymétrie nucléaire
Alors que les modèles de coque sont symétriques, on pense que les structures en amas α ont une particule alpha dans la région externe du noyau, créant une configuration asymétrique. Une particule α est identique à l'hélium avec 2 protons et 2 neutrons. Lors de la désintégration alpha, cette particule est émise ; par exemple, le titane 48 devient du calcium 44 si une telle désintégration se produit.
L'équipe de l'OMU a calculé l'effet de collision de protons accélérés à haute énergie et de particules α sur le titane 48. Cette théorie des réactions nucléaires repose sur la théorie selon laquelle l'impact des protons sur un noyau reflète la structure proche de la surface du noyau cible, tandis que la collision des particules α sur un noyau reflète la structure des régions extérieures.
La théorie nucléaire conventionnelle remise en question
Les résultats suggèrent que le titane-48 passe d'une structure de modèle de coquille à une structure de cluster α en fonction de la distance par rapport au centre du noyau.
« Ces résultats bouleversent la compréhension conventionnelle de la structure nucléaire et devraient fournir des indices sur le processus de désintégration α qui se produit dans les noyaux lourds, un processus qui n’a pas été résolu depuis près de 100 ans », s’enthousiasme le professeur Horiuchi, faisant référence à la théorie de Gamow sur la désintégration nucléaire. « À l’avenir, nous aimerions étendre les résultats obtenus grâce à ces recherches pour relever le défi de résoudre les problèmes liés aux noyaux plus lourds. »
