Figure 1 :Représentation schématique de la méthode expérimentale utilisée pour observer des paires de neutrons et de protons fortement corrélées dans les noyaux d'oxygène-16. La figure du haut montre un patineur approchant avec une vitesse correspondante (Patineur A, la gauche), saisir doucement le patineur B (au centre) d'une paire de patineurs en rotation, qui est une analogie pour le captage d'un neutron d'une paire proton-neutron fortement corrélée par un proton incident - illustré dans la figure du bas. Le deutéron sortant a été analysé par le spectromètre à haute résolution Grand Raiden de l'Université d'Osaka, tandis que le proton en recul a été détecté par un réseau en face du spectromètre. Crédit :Université d'Osaka 
L'importance de la force de tenseur a été observée dans les énergies de liaison des particules légères, mais jusqu'à présent leur effet sur la structure nucléaire n'a pas été étudié d'une manière plus directe. Des expériences antérieures sur le terrain ont démontré soit la capacité de détecter les particules nécessaires, ou la résolution requise pour sonder cette composante de la force nucléaire. Cependant, aucun n'a montré à la fois la résolution et la capacité de lier le grand transfert de quantité de mouvement observé des paires proton-neutron (ou paire de nucléons) à la structure nucléaire.
Maintenant, une collaboration de recherche internationale incluant l'Université d'Osaka a rapporté la première preuve de la relation entre des paires proton-neutron fortement corrélées dans un noyau atomique induite par les interactions tensorielles et la structure nucléaire. Les chercheurs ont utilisé une expérience de diffusion de protons pour capturer l'interaction forte des paires proton-neutron avec une résolution en énergie modérée des états finaux. En mesurant les occurrences simultanées de deutérons (particules constituées d'un proton et d'un neutron) et de protons se déplaçant dans des directions opposées, ils ont pu montrer la dominance de structures nucléaires particulières. Leurs conclusions ont été publiées dans Lettres d'examen physique .
Figure 2 :La figure du haut montre comment la nature de la force électromagnétique agissant entre deux barreaux magnétiques change en fonction de leurs orientations, ce qui est une analogie exacte pour le cas d'une force de tenseur agissant entre un proton et un neutron dans un noyau atomique - montré dans la figure du bas. Crédit :Université d'Osaka
"Le comportement que nous avons détecté peut être comparé à une paire de patineurs exécutant une vrille - l'un d'eux représente un proton et l'autre un neutron, ", explique l'auteur de l'étude Hooi Jin Ong. "Si un troisième patineur (un autre proton) s'approche à la bonne vitesse et capte le neutron, ils se déplacent ensemble dans une direction et l'effet de leur déplacement provoque le déplacement du proton d'origine dans la direction opposée. La détection et l'analyse d'un tel événement permettent d'obtenir des informations sur la structure nucléaire."
"Nos données, acquis sur la ligne de faisceau GRAF du cyclotron d'Osaka, sont les premiers à démontrer ce comportement à grand transfert de quantité de mouvement, ", dit le premier auteur de l'étude, Satoru Terashima. "Nous espérons que nos découvertes seront utiles non seulement aux physiciens nucléaires, mais aussi aux chercheurs travaillant dans des domaines variés, en particulier l'astrophysique."
On s'attend à ce que l'amélioration de notre compréhension de la façon dont l'appariement des neutrons et des protons affecte la structure nucléaire, à savoir les niveaux d'énergie et le nombre magique (le nombre de protons et de neutrons qui confère aux noyaux une stabilité considérablement plus grande que d'autres combinaisons) conduiront à une meilleure compréhension des structures internes des étoiles à neutrons et autres corps célestes.
