Le milieu nucléaire plus "transparent" que prévu

Les membres de la collaboration Indra, dont des chercheurs CNRS, ont mesuré expérimentalement un paramètre fondamental pour la physique nucléaire: le libre parcours moyen d'un nucléon (proton ou neutron) dans le milieu nucléaire dense. Déterminé grâce au multidétecteur Indra auprès des accélérateurs Ganil à Caen (France) et GSI à Darmstadt (Allemagne), cette mesure a permis d'affiner les connaissances sur les propriétés de la matière nucléaire, qui s'avère plus "transparente" que ce que prédisaient les modèles. Ces résultats ont fait l'objet d'une publication dans Physical Review C, le 1er décembre 2014.


Une étude systématique (1) a été réalisée pour la première fois à l'aide du multidétecteur Indra. Elle comprend plus de 40 systèmes combinant des couples noyau projectile-noyau cible de masses différentes et balayant une vaste gamme en énergie incidente de 10 à 100 MeV par nucléon, soit des vitesses comprises entre 15 % et 50 % de la vitesse de la lumière.

Cette étude a permis d'accéder à la mesure expérimentale du libre parcours moyen (2) d'un nucléon ainsi qu'à la section efficace de collision nucléon-nucléon dans le milieu nucléaire dense. Les résultats obtenus montrent que les effets de milieu augmentent de manière importante le libre parcours moyen, diminuant le nombre de collisions nucléon-nucléon dans les noyaux. La matière nucléaire devient ainsi plus "transparente" que ce qui était prévu jusqu'à présent dans les modélisations numériques. Ceci impacte fortement la description des mécanismes permettant de comprendre la dissipation de l'énergie dans les collisions nucléaires (propriétés de transport), mais également dans la dynamique de formation des étoiles à neutrons lors de l'explosion des supernovæ et de l'effondrement subséquent du coeur. Les résultats apportent également des contraintes expérimentales concernant la détermination de l'équation d'état de la matière nucléaire et permettront d'affiner les modélisations des collisions nucléaires dans ce domaine en énergie.

Le multidétecteur Indra en bref

Indra est un multidétecteur de particules, considéré comme l'un des appareils de détection les plus performants dans le domaine de l'énergie de Fermi, compris entre 10 et 100 MeV par nucléon. Il a été construit au début des années 1990 dans le cadre d'une collaboration internationale, composée d'une vingtaine de physiciens à l'heure actuelle, appartenant à cinq laboratoires dont trois du CNRS: le Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (3), le Grand accélérateur national d'ions lourds (4) et l'Institut de physique nucléaire d'Orsay (5). Plus de 20 ans après sa mise en service, le multidétecteur Indra continue de prendre des données, ce qui démontre la longévité et la qualité exceptionnelles de cet appareillage dans le domaine de la physique nucléaire de basse énergie.

Notes:

(1) C'est-à-dire comportant un nombre important de mesures.
(2) Le libre parcours moyen exprime la distance parcourue par une particule incidente entre deux collisions avec les éléments constitutifs du milieu, en l'occurrence la matière nucléaire, formée de protons et neutrons.
(3) CNRS / EnsiCaen/ Université de Caen Basse Normandie(4) CNRS/CEA(5) CNRS / Université Paris-Sud