Une équipe de recherche de Bochum a déterminé la taille des neutrons de manière plus directe que jamais, corrigeant ainsi les hypothèses précédentes.

La taille des neutrons ne peut pas être mesurée directement :elle ne peut être déterminée qu'à partir d'expériences impliquant d'autres particules. Alors que de tels calculs ont été effectués jusqu'à présent de manière très indirecte en utilisant d'anciennes mesures avec des atomes lourds, une équipe de l'Institut de physique théorique de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) a adopté une approche différente. En combinant leurs calculs très précis avec des mesures récentes sur des noyaux légers, les chercheurs sont arrivés à une méthodologie plus directe. leurs résultats, qui diffèrent sensiblement des précédents, sont décrits par les chercheurs dirigés par le professeur Evgeny Epelbaum dans la revue Lettres d'examen physique .

Neutrons et protons, appelés conjointement nucléons, forment des noyaux atomiques et sont donc parmi les particules les plus courantes de notre univers. Les nucléons eux-mêmes sont constitués de quarks et de gluons en interaction forte et ont une structure interne complexe, dont la compréhension précise fait l'objet de recherches actives. L'une des propriétés fondamentales des nucléons est leur taille déterminée par la distribution des charges. "À l'intérieur, il y a des régions de charge positive et négative qui, lorsqu'ils sont pris ensemble, entraîner une charge totale nulle pour le neutron, " explique Evgeny Epelbaum. " Le rayon du neutron peut être considéré comme l'extension spatiale de la distribution de charge. Il détermine ainsi la taille des neutrons."

Méthode indirecte

À ce jour, les déterminations de cette quantité étaient basées sur des expériences de diffusion avec des neutrons de très basse énergie sur une couche électronique d'atomes lourds tels que le bismuth. "Les chercheurs dirigeraient un tel faisceau de neutrons sur une cible d'isotopes lourds transportant de nombreux électrons et détermineraient combien de neutrons ont traversé, " explique le physicien de Bochum, le Dr Arseniy Filin. Cela a permis d'extraire la taille des neutrons. " C'est une méthode très indirecte, " il dit.

Dans leur projet actuel, le groupe a pour la première fois déterminé le rayon de charge des neutrons à partir des noyaux atomiques les plus légers. Dans une étude théorique, ils ont réussi à calculer le rayon du deutéron avec une grande précision. Le deutéron est l'un des noyaux atomiques les plus simples et se compose d'un proton et d'un neutron. Comme les deux nucléons du deutéron sont relativement éloignés, le deutéron s'avère être beaucoup plus gros que ses deux constituants. "Notre prédiction précise du rayon de deutéron, combiné à des mesures spectroscopiques de haute précision de la différence de rayon deuton-proton, a donné une valeur pour le rayon des neutrons qui est d'environ 1,7 écart-type par rapport aux déterminations précédentes, " conclut le Dr Vadim Baru du Helmholtz Institute for Radiation and Nuclear Physics de l'Université de Bonn. la valeur précédemment supposée de la taille d'un neutron doit être corrigée.