ISOLDE produit des isotopes du chrome
Publié par Adrien le 19/07/2018 à 00:00
Source: Ana Lopes - Copyright CERN
L'installation de physique nucléaire du CERN, ISOLDE,a ajouté une nouvelle pièce à la collection d'isotopes qu'elle a produits : pour la première fois, l'installation a développé des isotopes du chrome riches en neutrons, qui plus est dans des quantités impressionnantes. Ces isotopes ont été mesurés par la " balance de précision " ISOLTRAP, dispositif qui réalise des mesures de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) depuis 30 ans auprès d'ISOLDE. Les nouvelles valeurs obtenues pour leur masse, qui ont fait 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...) d'un article dans la revue Physical Review Letters, sont jusqu'à 300 fois plus précises que les valeurs précédentes, ce qui jette une lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) nouvelle sur la structure nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) des isotopes du chrome (Le chrome est un élément chimique de symbole Cr et de numéro atomique 24.).


la source d'ions RILIS (Resonant Ionisation Laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser...) Ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais, à partir de l'adjectif grec ἰόν (ion), se traduisant par « allant, qui...) Source) d'ISOLDE a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un archipel...) à la " balance de précision " ISOLTRAP ses premiers faisceaux composés d'isotopes du chrome riches en neutrons. (Image : Noemí Carabán González/CERN)

Grâce au fait que la masse des atomes est moins importante que la somme des masses des protons, des neutrons et des électrons qui les constituent, nous sommes en mesure de connaître leur 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.) de liaison nucléaire (La liaison nucléaire est le phénomène qui assure la cohésion d'un noyau atomique.), c'est-à-dire l'énergie minimalequi serait requise pour désassembler le noyau d'un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une...). L'énergie de liaison nucléaire donne donc, à son tour, des informations sur la structure nucléaire d'un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps...). Certaines configurations de protons et de neutrons sont liées plus étroitement que d'autres, ce qui révèle un " nombre magique " de protons et de neutrons, ceux-ci formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute...) alors des couches pleines à l'intérieur du noyau. L'un des objectifs principaux de la physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :) moderne est de produire des systèmes situés aux limites de la stabilité nucléaire afin de vérifier si la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) de laquelle découlent ces nombres magiques reste toujours valable, ce qui met à rude épreuve les modèles théoriques sur la structure des noyaux.

Le chrome (Cr) possède 24 protons, ce qui signifie qu'il se situe à mi-chemin entre le calcium magique (qui compte 20 protons) et le nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) magique (qui compte 28 protons). Ses isotopes comprenant un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de neutrons, c'est-à-dire ceux se rapprochant du 63Cr, sont particulièrement intéressants pour étudier la structure nucléaire. En effet, ces isotopes sont situés à mi-chemin entre les nombres magiques de 28 et de 50 neutrons, autrement dit un niveau auquel plusieurs modèles prévoient différentes altérations de la forme des noyaux, et, pour certains, un nouveau nombre magique de 40 neutrons.

Pour cette nouvelle étude, les chercheurs d'ISOLDE ont utilisé une source d'ions opérant une sélection chimique, appelée RILIS, pour fournir à la station de mesure de la masse ISOLTRAP des faisceaux d'isotopes de chrome riches en neutrons, en allant jusqu'à l'isotope 63Cr, dont la demi-vie (La demi-vie est le temps mis par une substance (médicament, noyau radioactif, ou autres) pour perdre la moitié de son activité pharmacologique, physiologique ou radioactive. En particulier, la demi-vie est le temps...) n'est que de 130 millisecondes.

Dans les noyaux " magiques ", la présence de couches pleines privilégie des formes nucléaires sphériques. Les noyaux des isotopes du chrome pesés par ISOLTRAP sont, au contraire, déformés. Cependant, contrairement aux résultats précédents, les mesures d'ISOLTRAP montrent que cette déformation a lieu graduellement, avec l'ajout de chaque neutron (Le neutron est une particule subatomique. Comme son nom l'indique, le neutron est neutre et n'a donc pas de charge électrique (ni positive, ni négative). Les neutrons, avec les protons, sont les constituants du noyau de l'atome....) supplémentaire. La comparaison entre les mesures d'ISOLDE et les modèles améliorés qui décrivent les noyaux ayant des couches non pleines devrait nous en apprendre davantage sur la structure nucléaire des isotopes du chrome.
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