Un schéma de la réaction de knock-out du proton utilisée dans l'expérience. Crédit :RIKEN
Des scientifiques du RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science et leurs collaborateurs ont montré que l'élimination d'un seul proton d'un noyau de fluor - le transformant en un isotope d'oxygène riche en neutrons - peut avoir un effet majeur sur l'état du noyau. Ces travaux pourraient aider à expliquer un phénomène connu sous le nom d'anomalie de la ligne de goutte à goutte des neutrons d'oxygène.
La ligne d'égouttement de neutrons est un point où l'ajout d'un seul neutron à un noyau conduira immédiatement à l'égouttement d'un neutron, et cela fixe une limite à la richesse en neutrons d'un noyau. Ceci est important pour comprendre les environnements riches en neutrons tels que les supernovae et les étoiles à neutrons, puisque les noyaux au goutte-à-goutte subiront souvent une désintégration bêta, où un proton est converti en neutron, le faire remonter dans le tableau périodique.
Ce qui était mal compris, c'est pourquoi le goutte-à-goutte pour l'oxygène, avec 8 protons, est de 16 neutrons, tandis que celui du fluor, avec un seul proton supplémentaire, est de 22 neutrons, un nombre beaucoup plus important. Pour essayer de comprendre pourquoi, le groupe de recherche a utilisé la RI Beam Factory, exploité par RIKEN et l'Université de Tokyo, créer un noyau exotique, fluor 25, qui a 9 protons et 16 neutrons. Les 16 neutrons et 8 des protons forment une enveloppe complète, ce qui en fait un noyau « doublement magique » particulièrement stable, et le seul proton supplémentaire – connu sous le nom de « proton de valence » – existe en dehors de ce noyau. Le faisceau est ensuite entré en collision avec une cible pour assommer le proton, laissant l'oxygène 24, et le spectromètre SHARAQ a été utilisé pour analyser le noyau résultant.
Un graphique des nucléides montrant l'emplacement de l'anomalie de la ligne d'égouttement d'oxygène. Crédit :RIKEN
Les chercheurs ont analysé ce qu'on appelle le «facteur spectroscopique, ' qui est utilisé pour évaluer les effets des interactions entre les nucléons d'un noyau sur des particules individuelles.
La sagesse conventionnelle serait que l'élimination des protons laisserait le noyau – l'oxygène 24 – dans l'état d'énergie le plus bas appelé l'état fondamental. Cependant, l'expérience a révélé que ce n'était pas vrai, et que l'oxygène 24 au cœur de l'isotope du fluor existait principalement dans des états excités tout à fait différents de l'oxygène 24 lui-même.
Le détecteur SHARAQ de la RI Beam Factory. Crédit :RIKEN
Selon Tsz Leung Tang, l'auteur principal de l'étude, Publié dans Lettres d'examen physique , "C'est un résultat assez excitant, et il nous dit que l'ajout d'un seul proton de valence à un noyau de noyau - un doublement magique dans ce cas - peut avoir un effet significatif sur l'état du noyau. Les calculs ont montré que les interactions connues, y compris les effets de force tensorielle, étaient insuffisants pour expliquer ce résultat. Nous prévoyons de mener d'autres expériences pour déterminer le mécanisme responsable de l'extension du goutte-à-goutte dans le fluor."
