Illustration schématique du montage expérimental. Un faisceau de protons de 392 MeV provenant de l'accélérateur cyclotron annulaire heurte une cible en étain. Après un UNE Sn(p, pα) A-4 Cd réaction, un proton diffusé est détecté par les détecteurs à plan focal, chambres à dérive, et des scintillateurs plastiques après avoir traversé le spectromètre Grand Raiden sous un angle de 45,3° par rapport au faisceau de protons. Une particule assommée est détectée par les détecteurs du plan focal derrière le spectromètre LAS à un angle de 60,0° par rapport au faisceau de protons. Crédit: Science (2021). DOI :10.1126/science.abe4688
Une grande équipe internationale de chercheurs a mis au point un moyen de mesurer les formations d'agrégats dans la « peau » externe des neutrons d'une gamme d'isotopes d'étain riches en neutrons. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit l'utilisation de réactions knock-out pour obtenir des preuves de la formation d'amas à la surface d'isotopes d'étain riches en neutrons. Ou Poule, avec le MIT, a publié un article Perspectives dans le même numéro de revue décrivant l'étude et sa pertinence pour la recherche sur les étoiles à neutrons.
La désintégration α est un type de radioactivité impliquée avec les isotopes lourds lorsque des particules contenant des paires de protons et de neutrons sont perdues dans l'environnement qui les entoure. Les physiciens étudient la désintégration α depuis plus d'un siècle et ne comprennent toujours pas complètement où et quand se forment les particules perdues. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont cherché à en savoir plus sur la désintégration α et la nature des particules impliquées.
Comme le notent les chercheurs, les noyaux lourds fournissent un moyen important pour l'étude de la matière riche en neutrons. De tels matériaux ont tendance à avoir une peau externe d'isotopes. La peau est une zone où la densité de neutrons est supérieure à la densité de protons dans les noyaux - elle est généralement affectée par la formation d'amas dans les zones externes où la densité est plus faible.
Le travail des chercheurs consistait à tirer des protons de haute énergie sur des isotopes d'étain, puis à étudier les particules éjectées. Ils ont pu mesurer très précisément la formation d'amas (constitués de noyaux d'hélium-4) dans la peau pour une large gamme d'isotopes de l'étain du type de ceux qui pourraient être utilisés pour construire des modèles.
En plus de fournir aux physiciens un moyen de mesurer avec précision les formations d'amas, les travaux pourraient également aider les astrophysiciens à mieux comprendre les interactions entre les protons qui restent lorsqu'une étoile à neutrons se forme, et faire la lumière sur les neutrons au centre de l'étoile. Comme le note Hen, cela permettrait de modéliser l'équation d'état des étoiles à neutrons. Il suggère également que les travaux pourraient conduire à des appels à de nouveaux niveaux de précision dans les calculs théoriques qui tiennent compte des clusters et des corrélations nucléaires.
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