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En bref : Du fer en forme de citrouille

ActualitéClassé sous :physique , noyau , GANIL

Prenez un noyau de fer normal, rajoutez lui 5 neutrons, excitez le et...il prendra une forme de citrouille. Une collaboration internationale de physiciens a pu mesurer, au GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) pour la première fois la déformation légèrement aplatie d'un noyau de Fer 61 dans un de ses états excités. Non seulement, la déformation des noyaux dans leurs états excités est l'un des paramètres les plus difficiles à mesurer en physique nucléaire mais, en plus, cette mesure a été réalisée sur un noyau radioactif. Alors qu'on connaît très bien les noyaux stables qui nous entoure (tant au point de vue expérimental que théorique), les chercheurs ont très peu de données concernant les noyaux étant déficients ou riches en neutrons par rapport à leur isotope stable. Le grand intérêt de ce résultat (et de ceux qui seront obtenus par la suite, on l'espère, avec la méthode novatrice qui a été employée ici) est qu'il va permettre d'agir comme une contrainte pour tester nos modèles nucléaires loin de leur domaine privilégié d'application afin de mieux comprendre le fonctionnement du noyau atomique. Cette connaissance est importante en ce qui concerne notre maîtrise des filières d'énergie nucléaire ou pour comprendre la nucléosynthèse stellaire et comment ont été constitués les éléments qui nous entourent.

Le noyau de Fer 61 a été produit par fragmentation d'un faisceau de nickel, allant à une vitesse de 100 000 kilomètres par seconde, sur une cible de béryllium. Le fer 61 a été séparé des nombreux autres fragments produits lors de ce genre de réaction à l'aide d'un spectromètre. Le niveau excité du Fer 61 pour lequel a été réalisée la mesure est un état excité particulier, appelé isomère, possédant une durée de vie assez longue (245 nanosecondes en l'occurrence avant qu'il ne se désexcite) comparé à celle des états excités "standards" (de l'ordre de la picoseconde). Le Fer 61 excité a donc le temps d'atteindre un cristal de cadmium dans lequel il peut s'implanter. Un noyau présentant une déformation est automatiquement mis en rotation par l'effet du champ électrique régnant dans le cristal. Le noyau se désexcite alors en émettant des rayonnements gamma dont l'axe d'émission varie à cause de ce mouvement de rotation. C'est en observant, grâce à un ensemble de détecteurs de photons de haute énergie appropriés, la variation temporelle et spatiale du rayonnement gamma émis par le Fer 61 en se désexcitant que les physiciens ont pu déterminer sa déformation dans son état isomère.

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