Longtemps considéré comme le plus petit élément constitutif de toute matière, nous savons maintenant que les atomes sont eux-mêmes composés d'électrons tournant autour d'un noyau fait de protons et de neutrons.

Mais d'où viennent les noyaux ? Comment sont-ils forgés ? Quelles forces gouvernent leur comportement ? Autant de questions pour un nouvel accélérateur de particules baptisé SPIRAL2 qui sera inauguré à Caen, nord-ouest de la France, jeudi.

Le noyau de l'atome a été découvert en 1911, et ses éléments constitutifs environ deux décennies plus tard.

Pourtant, les scientifiques en savent encore très peu sur les noyaux, qui sont environ 10, 000 fois plus petits que les atomes dans lesquels ils se trouvent.

Pour les étudier, le projet de 138 millions d'euros (153 millions de dollars) permettra de synthétiser et d'examiner des noyaux dits « exotiques », généralement forgé dans le noyau des étoiles et introuvable sur Terre.

"Nous voulons comprendre comment ces éléments constitutifs de la matière sont produits dans les conditions de chaleur extrême des étoiles, " dit Jean-Charles Thomas, chercheur au CNRS.

Pour créer de telles particules, les scientifiques tireront des faisceaux denses d'ions - des atomes dépouillés de certains de leurs électrons - dans un tunnel de 40 mètres (131 pieds) à environ 10 mètres sous terre.

"Nous allons recréer ce qui se passe à l'intérieur des étoiles en laboratoire, ", a déclaré Thomas à l'AFP.

Les faisceaux exploseront contre une surface cible, se désintégrant en particules subatomiques comprenant des noyaux, dont beaucoup n'auraient jamais été vus sur Terre.

Les scientifiques espèrent que l'expérience aidera à expliquer pourquoi différents noyaux ont des rapports proton/neutron différents. Le rapport est ce qui détermine la charge d'un atome et l'élément chimique auquel il appartient.

Les noyaux atomiques sur Terre varient du plus léger, hydrogène, avec un seul proton, au plus lourd, uranium, qui en compte 92.

Les noyaux sont environ 10, 000 fois plus petits que leurs atomes, mais contiennent 99,9 pour cent de la masse.

"SPIRAL2 donnera accès à toute une série d'expériences sur des noyaux exotiques, ce qui était impossible jusqu'à présent, ", a déclaré un communiqué sur le site Web du projet.

"En particulier, il fournira des faisceaux intenses de noyaux exotiques riches en neutrons dont les propriétés sont peu explorées à l'heure actuelle."

Les poutres, 10 à 100 fois plus denses en atomes que celles utilisées dans n'importe quel autre accélérateur de particules aujourd'hui, créera de vastes quantités de noyaux exotiques pour d'autres expérimentations, l'équipe attend.

Les scientifiques pensent qu'il y en a près de 8, 000 types de noyaux exotiques, dont nous avons observé quelques 2, 900 à ce jour.

Médecine et énergie

Les responsables du projet espèrent que SPIRAL2 apportera des avantages pour le traitement du cancer et l'énergie nucléaire.

"Nous espérons produire des noyaux radioactifs qui... dégageront un rayonnement très puissant mais localisé" pour le traitement des tumeurs, dit Hervé Savajols, le coordinateur scientifique du projet.

Ces particules super minuscules pourraient être injectées à des patients cancéreux pour ne émettre leur rayonnement que lorsqu'elles atteignent les tumeurs ciblées, ainsi sans endommager aucun tissu non cancéreux, comme le font les traitements existants.

La recherche peut également aider à concevoir un une méthode plus verte et plus efficace de production d'énergie à partir de la fission nucléaire, un processus qui implique la séparation d'atomes avec des faisceaux de neutrons.

SPIRALE2, fera partie de l'accélérateur d'ions lourds GANIL à Caen, un projet du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) et du CNRS, avec le soutien de l'Union européenne.

Des projets similaires sont également développés dans d'autres pays, dont le Canada et à l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) en Suisse.

© 2016 AFP