Des scientifiques de l'Institut de physique moderne (IMP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS), ainsi que leurs collaborateurs, ont récemment découvert une structure de type moléculaire dans l'état fondamental des noyaux atomiques. L'étude a été publiée dans Physical Review Letters. .
Le noyau atomique, un système quantique à N corps composé de protons et de neutrons, est incroyablement petit (seulement environ un dix millième de la taille d'un atome), mais il abrite plus de 99,9 % de la masse totale d'un atome. Les interactions entre les nucléons créent diverses structures nucléaires intrigantes, allant des noyaux sphériques aux noyaux déformés et même aux halos de neutrons avec une densité superficielle clairsemée. L'émergence de structures de clusters au sein de ces formations est un phénomène captivant.
Les structures en grappes sont rarement observées dans l’état fondamental des noyaux atomiques. Les discussions sur les structures d'amas de l'état fondamental remontent à 1938, lorsque des physiciens théoriciens, grâce à l'analyse des énergies de liaison dans les noyaux conjugués α, ont suggéré l'existence possible de structures d'amas de type molécule α dans les états fondamentaux de noyaux tels que le béryllium. -8, carbone-12 et oxygène-16. Cependant, en raison de la popularité de la description d'une seule particule du modèle classique en coque, cette hypothèse théorique est restée non vérifiée.
À l'aide d'une nouvelle méthode expérimentale impliquant la réaction d'inactivation cinématique inverse, les scientifiques de l'IMP et leurs collaborateurs ont validé la présence d'une structure de type moléculaire dans l'état fondamental du béryllium-10, un noyau riche en neutrons.
L’expérience a été menée à la Radioactive Isotope Beam Factory (RIBF) du RIKEN Nishina Center au Japon. Dans l’expérience, un faisceau secondaire de béryllium-10, se déplaçant à la moitié de la vitesse de la lumière, a bombardé une cible d’hydrogène solide de 2 millimètres d’épaisseur. Les amas α liés aux noyaux du béryllium-10 ont été détruits par les protons - avec presque aucune impulsion transférée au noyau résiduel - préservant ainsi les informations sur la structure des amas dans l'état fondamental du béryllium-10.
Les résultats expérimentaux ont démontré un accord remarquable entre les sections efficaces expérimentales des réactions knock-out et les prédictions théoriques sous modèles microscopiques. Cette vérification conforte l'hypothèse de longue date concernant la structure de l'état moléculaire de l'état fondamental du béryllium-10, suggérant la formation d'un noyau α-α en forme d'haltère avec deux neutrons de valence tournant perpendiculairement à l'axe du noyau.
"Des structures similaires peuvent être trouvées à l'échelle atomique, mais elles sont exceptionnellement rares dans l'état fondamental des noyaux atomiques", a déclaré le Dr Li Pengjie de l'IMP, premier auteur de l'article.
Cette étude fournit la première preuve expérimentale de la description théorique des structures d'états moléculaires dans l'état fondamental des noyaux atomiques et ouvre la voie à une exploration plus approfondie de l'évolution des structures d'amas α dans les états fondamentaux nucléaires riches en neutrons.
Plus d'informations : P. J. Li et al, Validation de la structure moléculaire de l'état fondamental du Be10 à l'aide de mesures de section transversale de réaction triple différentielle Be10(p,pα)He6, Physical Review Letters (2023). DOI : 10.1103/PhysRevLett.131.212501
Informations sur le journal : Lettres d'examen physique
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
