Une nouvelle technique permet aux physiciens d'étudier les interactions des neutrons à l'intérieur d'un atome

Évolution des propriétés électromagnétiques nucléaires pour les états fondamentaux 9/2+ des isotopes 105–131In. a, b, Les moments quadripolaires électriques (a) et les moments dipolaires magnétiques (b). La ligne pointillée horizontale indique la valeur de la particule unique (limite de Schmidt). Les résultats expérimentaux sont comparés aux calculs théoriques de ab initio VS-IMSRG et DFT. Les valeurs expérimentales de la littérature pour 105–127In ont été tirées de la réf. 7. L'évolution des propriétés collectives de ces isotopes est illustrée en bas de la figure :à gauche, la polarisation quadripolaire se réduit progressivement à une valeur de proton-trou à N = 82; à droite, les moments dipolaires magnétiques s'approchent brusquement de la valeur d'un seul trou de proton dans un noyau de 132Sn à N = 82, car l'effet dominant passe de la charge à la distribution de spin. Crédit :Nature (2022). DOI :10.1038/s41586-022-04818-7

Une équipe internationale de physiciens a développé une nouvelle technique qui permet aux chercheurs d'étudier les interactions entre les neutrons à l'intérieur d'un atome. Dans leur article publié dans la revue Nature , le groupe décrit sa technique de mesure par spectroscopie laser et comment elle peut être utilisée.

Cela fait près de 100 ans que les scientifiques ont découvert qu'à l'intérieur de chaque atome se trouvent des protons, qui donnent aux atomes leur numéro atomique, ainsi que des neutrons. Et malgré de nombreuses études sur les particules subatomiques, les scientifiques ne savent toujours pas quelles sortes d'interactions se produisent à l'intérieur d'un atome. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont modifié les techniques de mesure par spectroscopie laser pour étudier ces interactions.

Dans ce nouveau travail, les chercheurs ont commencé par examiner les éléments avec un nombre magique - ceux qui ont des protons et des neutrons très stables - et ont fini par utiliser l'indium-131, qui a un nombre magique de neutrons, ainsi qu'un trou de proton, dans lequel un nucléide a un proton de moins qu'un élément de nombre magique traditionnel. L'indium-131 est, malheureusement, également notoirement instable, ce qui signifie qu'il n'existe que pendant une courte période avant de se décomposer - il a tendance à ne durer que 0,28 seconde.

Ainsi, l'étude des interactions au sein de son noyau nécessitait une méthode pour jeter un coup d'œil très rapide. La méthode qu'ils ont développée s'appelle la spectroscopie d'ionisation par résonance; leur appareil sert à mesurer les spectres électromagnétiques produits lors des interactions entre la matière et le rayonnement électromagnétique. Pour construire un système avec lequel ils pourraient appliquer leur nouvelle méthode, ils devaient disposer d'un équipement spécial. Ils ont trouvé ce dont ils avaient besoin à l'installation en ligne de séparateur de masse d'isotopes au CERN.

Les chercheurs notent que leur technique permet une sensibilité de détection inférieure à 1 000 atomes par seconde, ce qui signifie qu'elle pourrait également être utilisée avec d'autres éléments à courte durée de vie. Ils pensent qu'il peut être utilisé pour créer des cartes montrant comment le noyau d'un atome donné est maintenu ensemble et les types d'interactions qui se produisent à l'intérieur de celui-ci. Ils prévoient de poursuivre leurs travaux en utilisant leur technique pour en savoir plus sur les subtilités des isotopes à courte durée de vie. + Explorer plus loin