Béatrice Garnier
L’étude des systèmes physiques dans des situations extrêmes offre des informations précieuses sur leur organisation et leur construction. En physique nucléaire, les isotopes riches en neutrons, en particulier les isotopes légers dont le rapport neutron/proton est sensiblement différent de celui des noyaux stables, fournissent des assessments rigoureux des théories modernes de la structure nucléaire. Ces isotopes existent sous forme de résonances de très courte durée, se désintégrant par émission spontanée de neutrons.
Aujourd’hui, dans une nouvelle étude publiée dans Nature, une collaboration internationale de chercheurs dirigée par Yosuke Kondo, professeur adjoint au département de physique de l’Institut de technologie de Tokyo, rapporte la première observation de deux de ces isotopes – l’oxygène 28 ( 28O) et l’oxygène 27 (27O) – par leur désintégration en oxygène 24 avec respectivement quatre et trois neutrons. Le noyau 28O, composé de 8 protons et de 20 neutrons (N), présente un intérêt considérable vehicle il devrait être l’un des rares noyaux « doublement magiques » dans le modèle de coque common de la structure nucléaire.
Le succès de l’étude a été rendu attainable par les capacités de l’usine de faisceaux RIKEN RI, able de produire des faisceaux intenses de noyaux instables couplés à une cible active d’hydrogène liquide épais et à des réseaux de détection multi-neutrons. Les réactions d’inactivation de nucléons induites par des protons à partir d’un faisceau de 29F à haute énergie ont généré les isotopes non liés aux neutrons 27O et 28O. Les chercheurs ont observé ces isotopes et étudié leurs propriétés en détectant directement leurs produits de désintégration.
Ils ont découvert que le 27O et le 28O existent sous forme de résonances étroites à basse altitude et ont comparé leurs énergies de désintégration aux résultats de modèles théoriques sophistiqués — un calcul de modèle de coque à grande échelle et une approche statistique nouvellement développée — basés sur des théories de champ efficaces de l’énergie quantique. chromodynamique. La plupart des approches théoriques prévoyaient des énergies as well as élevées pour les deux isotopes. “Plus précisément, les calculs statistiques de clusters couplés suggèrent que les énergies de 27O et 28O peuvent fournir des contraintes précieuses pour les interactions prises en compte dans de telles approches ab initio”, souligne le Dr Kondo.
“Les chercheurs ont également étudié la section efficace de production de 28O à partir du faisceau 29F, trouvant qu’elle correspond au fait que le 28O ne présente pas de construction de coque fermée N = 20. ” Ce résultat suggère que “l’îlot d’inversion”, par lequel le L’écart énergétique entre les orbitales des neutrons s’affaiblit ou disparaît et s’étend au-delà des isotopes du fluor 28F et 29F jusqu’aux isotopes de l’oxygène”, explique le Dr Kondo.
Les présents résultats améliorent notre compréhension de la composition nucléaire en offrant de nouvelles perspectives, en particulier pour les noyaux extrêmement riches en neutrons. De furthermore, l’étude détaillée des corrélations multi-neutrons et l’étude d’autres systèmes exotiques deviennent désormais possibles grâce à la procedure de spectroscopie de désintégration multi-neutrons utilisée ici.
Espérons que les recherches futures dévoileront bien d’autres mystères entourant les noyaux !
