Les énergies de liaison nucléaire de plusieurs isotopes de terres rares ont été mesurées pour la première fois. L'expérience réalisée dans le Laboratoire des accélérateurs de l'Université de Jyväskylä, Finlande, fournit des données essentielles pour comprendre comment des éléments plus lourds que le fer sont produits dans le Cosmos.

L'origine d'éléments chimiques plus lourds que le fer, comme l'or ou le platine, longtemps perplexe les scientifiques. Observations multimessagers récentes d'une fusion de deux étoiles à neutrons (GW170817), et en particulier la kilonova associée, éclairer cela et confirmer que des éléments plus lourds que le fer se forment au moins dans ce genre de fusions via le procédé de capture rapide de neutrons, le processus r. De plus, le passage du bleu au rouge kilonova a indiqué que des éléments de processus r plus légers ont également été produits, contrairement aux attentes des seuls éléments plus lourds. Afin de comprendre le processus r en détail, il est crucial d'améliorer les calculs associés par des données nucléaires plus précises. Le processus rapide de capture de neutrons se déroule le long de noyaux radioactifs riches en neutrons, qui finissent par se désintégrer en isotopes stables des éléments chimiques que nous avons dans la nature. Par conséquent, les propriétés des noyaux riches en neutrons, telles que leurs énergies de liaison, sont essentiels pour les calculs et ce qu'ils prédisent pour les abondances d'éléments chimiques produits dans différentes conditions astrophysiques. Cela sera de plus en plus important avec l'avènement de nouvelles observations multimessagers.

Des données expérimentales précises pour de meilleurs calculs

Les énergies de liaison nucléaire de douze noyaux dans la région des terres rares ont récemment été mesurées dans le laboratoire de l'accélérateur de l'Université de Jyväskylä à l'aide d'un dispositif de spectromètre de masse à piège de Penning JYFLTRAP. Six des nucléides étudiés ont été mesurés pour la première fois. Les résultats ont le plus grand impact sur les abondances d'isotopes de terres rares produits dans le processus de capture rapide des neutrons. Avec le nouveau, des énergies de liaison nucléaire expérimentales plus précises, des changements allant jusqu'à 25 % ont été observés dans les abondances calculées et un meilleur accord avec les abondances observées a été obtenu. En outre, l'échelonnement impair-pair des énergies de liaison des neutrons mesurées s'est avérée plus faible que ne le prédisent les modèles théoriques de masse nucléaire généralement utilisés pour les calculs du processus r.

"Avec les nouvelles données expérimentales, calculs pour la nucléosynthèse d'éléments plus lourds dans différentes conditions, comme dans les fusions d'étoiles à neutrons, peut être fait avec plus de précision. Cela nous aide à mieux comprendre comment les éléments les plus lourds se forment dans le Cosmos, ", déclare Anu Kankainen, chercheur à l'Académie, du département de physique de l'université de Jyväskylä.

Les résultats ont été publiés dans Lettres d'examen physique .