Une équipe internationale de scientifiques a dévoilé la première production au monde d'un faisceau purifié d'éléments riches en neutrons, ions de tantale radioactifs. Ce développement pourrait désormais permettre des expériences en laboratoire sur des étoiles qui explosent, aidant les scientifiques à répondre à des questions de longue date telles que « d'où vient l'or ?

Dans un article publié en Lettres d'examen physique , l'Université de Surrey et ses partenaires expliquent comment ils ont utilisé une nouvelle installation de séparation des isotopes, appelé KISS, qui est développé et exploité par le Wako Nuclear Science Center (WNSC) de la High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Japon, faire des faisceaux d'isotopes lourds de tantale.

L'élément chimique du tantale est extrêmement difficile à vaporiser, l'équipe a donc dû capturer des atomes de tantale radioactifs dans du gaz argon à haute pression, ioniser les atomes avec des lasers réglés avec précision. Un seul isotope de tantale radioactif pourrait alors être sélectionné pour une étude détaillée.

Dans l'étude, l'équipe a découvert que lorsqu'elle est produite dans un état métastable, le noyau du tantale-187 tournait de manière fugitive et irrégulière. L'équipe a découvert que l'« empreinte digitale » des rayons gamma du tantale-187 était caractéristique d'une forme allongée (football américain) mais simultanément avec un soupçon de forme aplatie (crêpe).

L'équipe pense que leurs résultats suggèrent la possibilité d'un changement de forme plus spectaculaire du tantale vers une rotation aplatie complète qu'ils visent à explorer en détail dans de futures expériences.

Philippe Walker, Professeur émérite de physique à l'Université de Surrey, a déclaré:"La théorie suggère que seulement deux neutrons supplémentaires pourraient faire basculer la forme du tantale-187 de allongé à aplati, le tantale-189 est donc un objectif pour une enquête future. Cependant, il semble maintenant être une réelle possibilité d'aller plus loin et d'atteindre le tantale-199 inexploré, avec 126 neutrons, pour tester le mécanisme de l'explosion d'étoiles."

Yoshikazu Hirayama, Professeur agrégé de WNSC à KEK, a déclaré:"Notre KISS est une installation unique qui peut fournir des noyaux lourds inexplorés, comme le tantale-187, 189, et 199, pour les études de structures nucléaires exotiques. Nous avons commencé à approfondir le mécanisme de la synthèse des éléments de l'univers à travers les études nucléaires de KISS."