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Posté par Redbran le Mardi 24/01/2017 à 12:00
Première spectroscopie de 110Zr: ni une sphère, ni une pyramide... mais un ellipsoïde !
Une équipe internationale, conduite par le CEA et ses partenaires de l'institut de recherche japonais RIKEN, a pu déterminer expérimentalement la structure d'un noyau de zirconium très riche en neutrons ((110)Zr), une première qui remet en cause les théories employées jusque-là. Produit par l'accélérateur japonais RIBF et analysé grâce au détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a...) MINOS, ce noyau lourd s'avère plus déformé que ce que les modélisations prévoyaient. Ces travaux, menés en collaboration avec le CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et les Universités de Lyon et de Paris-Sud, sont publiés le 18 janvier dans Physical Review Letters et font l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini par les...) d'une suggestion de l'éditeur.

Jamais observée auparavant, la structure du noyau de 110Zr n'avait pu qu'être théorisée, les résultats des modélisations divergeant beaucoup. Les physiciens ont pu déterminer expérimentalement que le noyau de 110Zr est de forme ellipsoïdale, bien plus marquée que ce que certains modèles prédisaient (d'autres donnaient même une forme pyramidale ou sphérique).


Schématisation de la problématique de l'étude: alors que les modèles théoriques cherchent à déterminer la structure du noyau lourd 110Zr (sphérique ? tétraédrique ?), le détecteur MINOS a identifié une ellipsoïde particulièrement déformée. © N.Paul / CEA

Pourquoi étudier 110Zr

L'étude de la structure de noyaux lourds riches en neutrons permet, outre d'approfondir leur connaissance, de mieux comprendre les propriétés de l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en...) forte qui lie protons et neutrons dans le noyau, et de valider ou invalider les modèles théoriques. Pour certains cas comme le 110Zr, de telles données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) permettent également d'étudier la formation des éléments lourds dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Les modèles existants divergeaient beaucoup sur la détermination de la structure de 110Zr. Grâce à cette démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir de propositions initiales, ou précédemment démontrées à partir de...) expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de...), les physiciens franchissent une nouvelle étape dans la compréhension des manifestations de l'interaction nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :).

Un résultat rendu possible par les performances inégalées de MINOS


Détecteur Minos. © CEA
Le détecteur MINOS (Magic Numbers Off Stability), financé par l'ERC, a été conçu et réalisé par les services techniques et scientifiques de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) de recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au moment des travaux. On oppose en général la recherche fondamentale à la recherche appliquée. Cette distinction...) sur les lois de l'Univers (CEA-Irfu, Saclay). Il permet de mesurer des spectres d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) d'excitation de noyaux instables produits à faible intensité. Cela est permis notamment grâce à la conception d'une cible cryogénique d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) épaisse (100 mm) couplée à un trajectographe, qui permet de reconstruire le lieu des réactions nucléaires dans la cible. Il est opérationnel depuis 2014 auprès de l'accélérateur Radioactive Isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome est désigné par le...) Beam Factory (RIBF) de l'institut de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) japonais Nishina Center de RIKEN.

L'équipe du CEA-Irfu est, avec une équipe du RIKEN Nishina Center, porte-parole de l'expérience, qu'elle a conçue et analysée avec la participation française de l'Institut de physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :) d'Orsay (IPNO, CNRS/Université Paris-Sud). Les calculs théoriques ont notamment été réalisés au centre CEA/DAM de Bruyèresle-Châtel, à l'Irfu et à l'Institut de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) nucléaire de Lyon (IPNL, CNRS/Université Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le 10 février 1878 à Paris, est un médecin et physiologiste français.) Lyon 1).

Références publication:
"Are There (There est un jeu en ligne, caractérisé par un monde virtuel (metavers). Le jeu a été créé en Californie en 2003, et a cessé d'exister le 09 Mars 2010.) Signatures of Harmonic Oscillator Shells Far from Stability? First Spectroscopy of 110Zr", N. Paul et. al., Physical Review Letters, janvier 2017.

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Source: CNRS