Un noyau exotique avec 4 neutrons, c’est possible !

Des calculs théoriques accréditent l’idée que le laboratoire japonais Riken aurait bien observé la création d’un noyau exotique recherché depuis des décennies : le tétraneutron. Du travail reste encore à faire pour parler d’une vraie découverte.

Les forces nucléaires qui lient les neutrons et les protons dans les noyaux atomiques sont plus complexes que ne pouvait le penser Hideki Yukawa. Celui-ci a commencé à percer le mystère de leur nature en postulant l’existence d’une nouvelle force véhiculée par un boson scalaire chargé, le « méson pi », aussi connu sous le nom de « pion ».

Ces forces rendent plus ou moins fragiles, ou au contraire solides, des combinaisons en proportions différentes de protons et de neutrons. Elles n’autorisent pas, par exemple, des noyaux formés d’uniquement deux protons ou bien d’uniquement deux neutrons, qui sont bien trop faiblement liés, mais rendent possible l’existence du deutéron (un proton et un neutron) ou de l’hélium 4 (deux neutrons et deux protons).

Tétraneutron

La réaction de production présumée du tétraneutron (4n), au Riken : un noyau très riche en neutrons d’hélium 8 (8He) entre en collision avec un noyau d’hélium 4 (4He). (Source : APS)

La situation est moins claire en ce qui concerne la possibilité théorique de l’existence de certains noyaux exotiques, comme celui qui serait formé de quatre neutrons : le tétraneutron. Comme souvent dans ce genre de situations, l’un des moyens les plus efficaces pour trancher la question reste de faire des expériences. En 2002, une équipe internationale, menée par des physiciens du laboratoire de physique corpusculaire de Caen, a annoncé avoir obtenu des indications de l’existence de ce noyau exotique (voir article ci-dessous) dans des expériences conduites avec les faisceaux de particules du Grand accélérateur national d’ions lourds, à Caen (Ganil, CEA-CNRS).

En 2016, ce sont leurs collègues du Radioactive Isotope Beam Factory, du célèbre Institut de recherche scientifique japonais, le Riken, qui ont annoncé avoir des indications encore plus convaincantes de l’existence du tétraneutron, au point que l’on frise une découverte « à 5 sigmas », comme le disent les physiciens dans leur jargon.

Une équipe de théoriciens états-uniens et français vient de faire savoir, avec un article sur arXiv, qu’il était en fait possible de justifier aussi théoriquement l’existence du tétraneutron, ce qui consolide l’interprétation des résultats expérimentaux de l’année passée. Toutefois, la combinaison des deux résultats laisse penser que le tétraneutron est très fragile, tellement qu’on pourrait bien finalement en venir à mettre en doute son existence réelle en tant que véritable noyau. Affaire à suivre…

Source : Futura-Sciences

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