Les théories doivent résister aux tests pratiques, et cela est particulièrement vrai en physique. Des chercheurs de l'Université de Johannes Gutenberg Massez (JGU), Texas A&M University, Brookhaven National Laboratory, de l'Université de Surrey au Royaume-Uni et de l'Université d'État du Michigan ont atteint une telle étape importante: ils ont pu démontrer expérimentalement pour la première fois que la méthode de rapport peut être utilisée pour étudier la noyau atomique et en particulier l'alo-noyau instable. L'équipe a publié ses résultats le 28 mai 2025, dans Lettres d'examen physique.
« Nos études sur le halo du béryllium-11 ont confirmé les prédictions théoriques de la méthode du rapport », explique le professeur Pierre Capel de JGU. Ce résultat important offre aux physiciens nucléaires un nouvel outil pour étudier la structure des noyaux exotiques.
La méthode du rapport fournit des informations précises
Les noyaux de halo sont significativement plus grands que les noyaux atomiques conventionnels. Cela est dû à une structure très particulière dans laquelle un ou deux neutrons peuvent se découpler du noyau et former une sorte de halo diffus autour d'un noyau compact. Les noyaux de halo diffèrent également de la plupart des autres noyaux atomiques en termes de stabilité: ils ont une demi-vie extrêmement courte. Dans le cas de l'étude du halo Beryllium-11, il ne fait que 13 secondes. Cela signifie qu'après 13 secondes, seulement la moitié des noyaux de halo produits existent toujours, tandis que l'autre moitié s'est déjà décomposée.
Pour les étudier, les expérimentateurs les colloraient avec une cible, et le résultat de la réaction est utilisé pour tirer des conclusions sur la structure du noyau. Le problème est que les informations sur le noyau halo sont difficiles à séparer des influences qui surviennent pendant l'expérience.
En 2011, les trois théoriciens P. Capel et RC Johnson de l'Université de Surrey et FM Nunes de la Michigan State University ont développé le modèle de ratio. « Nous déterminons la structure des noyaux de halo à partir du rapport de leurs sections transversales de diffusion et de rupture – de cette façon, nous éliminons l'influence de la réaction et obtenons des informations sur la structure pure du noyau halo », explique Capel.
La section transversale de diffusion est le processus par lequel le projectile est dispersé de la cible et reste intact après la collision, tandis que la section de rupture est le processus par lequel le neutron halo est divisé du noyau.
Premières preuves expérimentales réalisées
À l'Université Texas A&M, l'équipe expérimentale a créé le béryllium-11 en utilisant un accélérateur de particules et les a entrées en collision avec les noyaux atomiques stables du carbone-12. « Nous avons pu montrer que les coupes transversales pour la diffusion et la rupture ont des caractéristiques très similaires – leur rapport est donc indépendant du processus de réaction. Cela démontre que la méthode de rapport fonctionne », explique P. Capel.
Dans une étape suivante, les chercheurs prévoient d'étudier le carbone-19, un autre noyau halo. L'équipe s'attend à ce que cette mesure détermine l'énergie de séparation du carbone-19 plus précisément que jamais et fournit des informations importantes sur la structure halo du carbone-19.
