Supernovae: les "agrégats" de nucléons viennent semer le trouble

Publié par Adrien le 03/08/2020 à 09:00
Source: CNRS IN2P3
A partir de données de collisions, Rémi Bougault, ses coéquipiers de la collaboration INDRA et des théoriciennes de Caen et du Portugal, ont calculé les paramètres d'évolution des éléments chimiques à l'intérieur de la matière dense qui se trouve au coeur des supernovas. Ils montrent que la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) passe par une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) dite d'"agrégation" des nucléons plus importante que prévue qui devra être prise en compte dans les scénarios d'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz. Plus cette transformation s'effectue rapidement, plus la matière...).


Cette image montre les restes de la supernova 1987A photographiés à différentes longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte aussi...). Les 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 événement, etc.) d'ALMA (en rouge) révèlent la poussière nouvellement formée au centre du résidu. Les données d'Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre...) (en vert) et de Chandra (Le satellite Chandra est un télescope à rayons X. Il a été lancé en 1999 par la navette spatiale Columbia lors de la mission STS-93.) (en bleu) indiquent l'onde de choc (Une onde de choc est un type d'onde, mécanique ou d'une autre nature, associé à l'idée d'une transition brutale. Elle peut prendre la forme d'une vague de haute...) en expansion.
Crédit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Angelich. Visible light image: the NASA/ESA Hubble Space Telescope. X-Ray image: The NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...) Chandra X-Ray Observatory

C'est un état particulier de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle...) et de densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour les...) de la matière où les protons et les neutrons cessent d'être indépendants et se rassemblent en petits groupes ou agrégats. Il se rencontre très probablement dans les étoiles très massives en cours d'effondrement, mais aussi à la suite de leur explosion en supernovae. Et selon les résultats de la collaboration INDRA publiés dans Physical Review Letters (1), cet état pourrait jouer les trouble-fête. "Nous avons établi que dans les zones de haute densité des supernovæ il va se former plus d'agrégats que prévu et que cela pourrait avoir un impact substantiel sur la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de l'explosion, explique Rémi Bougault, physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) au LPC Caen et co-auteur de l'étude. Notamment parce que les clusters vont absorber plus efficacement les neutrinos émis au coeur du brasier."

Pour arriver à ce constat, les scientifiques ont observé la formation de ces agrégats non pas dans les supernovæ, mais au GANIL dans des collisions entre un faisceau d'ions et une cible. A la faveur de ces chocs très énergétiques entre du xénon (Le xénon est un élément chimique, de symbole Xe et de numéro atomique 54. Le xénon est un gaz noble, inodore et incolore. Dans une lampe à...) et de l'étain, les noyaux d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant...) sont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord comprimés puis subitement ils se détendent et la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) chute. C'est dans ces conditions que les nucléons se réorganisent en petits noyaux ou agrégats. Agrégats qui sont ensuite captés par le 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 été spécifiquement conçu.) INDRA placé autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) du point (Graphie) d'impact.

Les effets de milieu boostent la formation des agrégats de nucléons

L'équipe a effectué les mesures avec plusieurs configurations de collisions différentes à 32 A.MeV pour obtenir des jeux de données distincts impliquant des isotopes différents du couple projectile-cible. De ces mesures, elle a déduit les termes de l'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité....) thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre....) qui modélise la formation des agrégats en fonction de la densité et de la température. Surtout, pour arriver à leur résultat, les scientifiques ont fait appel à une analyse statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de...) sophistiquée afin de pouvoir extraire l'influence des effets de milieu sur la formation des agrégats, avec une estimation quantitative et contrôlée des erreurs liées à la mesure. Et c'est ce qui a tout changé, car les effets de milieu jouent apparemment un rôle de booster (Le nom de booster (ou propulseur d'appoint) est donné au moteur-fusée qui est attaché aux navettes spatiales américaines.[1] Par généralisation, le terme peut s'employer pour tous les moteurs auxiliaires à carburant...) dans la formation des agrégats.

La collaboration INDRA a d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour les 8 gestionnaires du secteurs...) et déjà programmé une suite à ces expériences pour confirmer la validité de ces résultats à des énergies plus grandes, comme en cas de vaporisation complète des noyaux d'atomes, à des énergies de bombardement de l'ordre de cent millions d'électron-volt par particule accélérée. Ils utiliseront pour cela en 2021 le détecteur de toute dernière génération FAZIA, toujours au GANIL.

Note:
(1) Low-density in-medium effects on light clusters from heavy-ion data
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