Des chercheurs de l’Institut de physique moderne et leurs collaborateurs ont découvert deux nouveaux isotopes, l’osmium-160 et le tungstène-156, révélant le potentiel du plomb-164 comme noyau stable et doublement magique. Cette percée améliore la compréhension de la stabilité nucléaire et remet en question les idées traditionnelles sur les nombres magiques, indiquant un pas en avant significatif dans la physique nucléaire.
Des scientifiques de l’Institut de physique moderne (IMP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), ainsi que leurs collaborateurs, ont créé deux nouveaux isotopes : l’osmium-160 et le tungstène-156. Cette découverte apporte de nouvelles informations sur l’architecture des noyaux atomiques et suggère que le plomb 164 pourrait posséder une stabilité accrue en tant que noyau potentiellement doublement magique.
L’étude a été publiée dans Lettres d’examen physique et mis en évidence comme suggestion des éditeurs.
Les « nombres magiques » de protons et de neutrons peuvent rendre un noyau atomique particulièrement stable. Les nombres magiques traditionnels sont 8, 20, 28, 50, 82 et 126. Dans des études antérieures, les chercheurs ont découvert la disparition des nombres magiques traditionnels et l’émergence de nouveaux nombres magiques du côté riche en neutrons de la carte des nucléides.
D’autres nombres magiques traditionnels disparaîtront-ils dans les régions nucléaires extrêmement déficientes en neutrons ? Une exploration plus approfondie est d’une grande importance pour enrichir et développer les théories nucléaires et approfondir notre compréhension des forces nucléaires.
Réalisations et résultats expérimentaux
Dans cette étude, les chercheurs ont mené l’expérience sur le spectromètre-séparateur à recul rempli de gaz pour les atomes lourds et la structure nucléaire (SHANS), situé au centre de recherche sur les ions lourds à Lanzhou, en Chine.
Grâce à la réaction d’évaporation par fusion, les chercheurs ont synthétisé pour la première fois l’osmium-160 et le tungstène-156. Ils ont mesuré l’énergie des particules α et la demi-vie de l’osmium-160, qui est un isotope émetteur α. Entre-temps, ils ont déterminé que le noyau fille, le tungstène-156, est un noyau β.+ émetteur avec une demi-vie de 291 ms.
Grâce aux données de désintégration α nouvellement mesurées, les chercheurs ont dérivé la largeur réduite de la désintégration α pour l’osmium-160 et l’ont comparée à d’autres noyaux comportant 84 neutrons mais moins de protons. Ils ont découvert une tendance surprenante : plus le nombre de protons est élevé, plus le taux de désintégration est faible.
Implications pour la théorie nucléaire et la stabilité
« Cette tendance est interprétée comme une preuve du renforcement de la fermeture de la coquille de 82 neutrons vers la ligne d’égouttement des protons, qui est soutenue par l’augmentation des lacunes entre la coquille de neutrons prédite dans les modèles théoriques », a déclaré le Dr Yang Huabin de l’IMP, le premier auteur du papier.
De plus, les chercheurs ont suggéré que la stabilité accrue de la fermeture de la coque à 82 neutrons peut être attribuée à la proximité croissante du noyau doublement magique plomb-164, qui pourrait être un noyau stable avec 82 protons et 82 neutrons. Bien que le plomb 164 soit prévu au-delà de la ligne d’égouttement des protons, l’effet de coquille accru a le potentiel d’en faire un noyau lié ou quasi-lié.
L’étude a été menée en collaboration avec l’Université de l’Académie chinoise des sciences, le Laboratoire de sciences et technologies énergétiques avancées du Guangdong, l’Université du Shandong, l’Université Sun Yat-sen, l’Université normale du Guangxi, l’Université de Tongji et l’Institut de physique théorique du CAS.
