La recherche sur l'origine des éléments est toujours d'un grand intérêt. De nombreux noyaux atomiques instables vivent assez longtemps pour pouvoir servir de cibles à d'autres réactions nucléaires, en particulier dans des environnements chauds comme l'intérieur des étoiles. Et une partie de la recherche avec des noyaux exotiques est, par exemple, liés à l'astrophysique nucléaire. Dans cette revue publiée dans EPJ A , Terry Fortune de l'Université de Pennsylvanie, à Philadelphie, ETATS-UNIS, discute de la structure des formes instables et non liées de l'hélium, Lithium, et les noyaux de béryllium qui ont des rapports neutron/proton inhabituellement élevés, appelés noyaux légers « exotiques ». L'auteur rend compte des jalons historiques des mesures et de l'interprétation des résultats relatifs à ces noyaux.

Chaque élément chimique est composé d'atomes. Au centre de chaque atome se trouve un noyau contenant des nucléons, à savoir les neutrons et les protons. Certains noyaux sont instables et ont tendance à émettre un électron, via la désintégration bêta, en particulier lorsqu'ils ont un grand nombre de neutrons par rapport aux protons. Par exemple, Hélium-8, avec six neutrons et deux protons, est instable. Il se désintègre bêta en une forme de lithium avec 3 protons et 5 neutrons, surnommé Lithium-8. Finalement, à mesure que de plus en plus de neutrons sont ajoutés, le noyau devient non lié à l'émission de neutrons. Mais les propriétés de ces noyaux non liés peuvent encore être étudiées en les produisant dans une réaction nucléaire et en détectant leurs produits de désintégration.

Dans cette revue, l'auteur présente les informations expérimentales disponibles et les modèles qui ont été appliqués aux noyaux « exotiques ». Les lois de la physique relatives aux propriétés nucléaires de ces noyaux prévalent même si certaines d'entre elles ne sont généralement pas observées dans les noyaux normaux. L'auteur délimite également certaines des énigmes non résolues concernant le lien entre la structure microscopique et les valeurs des quantités qui sont observables expérimentalement - en particulier l'interaction entre les énergies, largeurs ou forces et structure microscopique. Par exemple, les physiciens n'ont pas encore résolu ce qu'est l'occupation d'une orbitale, appelé 2s1/2, à l'état fondamental du béryllium-12 ? Ou quelle est la nature de l'état fondamental non lié de l'hélium-10 ?