Protons et neutrons changent quand ils se mettent en couple !
Publié par Redbran le 22/03/2019 à 14:00
Source: CEA

(c)Jefferson Lab
Une collaboration internationale impliquant l'Irfu a mis au jour une relation entre la structure interne des nucléons et leur appariement dans le noyau atomique. Cette découverte permettra d'affiner l'interprétation de futures expériences sur les neutrinos et de mieux comprendre la formation d'astres extrêmement denses comme les étoiles à neutrons.

Un nucléon (Le terme nucléon désigne de façon générique les composants du noyau atomique, i.e. les protons et les neutrons qui sont tous deux des baryons. Le...), proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) ou 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...), n'a pas la même structure selon qu'il est "libre" ou lié à un noyau atomique (Le noyau atomique désigne la région située au centre d'un atome constituée de protons et de neutrons (les nucléons). La taille du noyau (10-15 m) est considérablement plus...). Ce point (Graphie), observé depuis 35 ans mais encore largement incompris, reste un défi majeur pour les physiciens nucléaires. Par ailleurs, dans un noyau, les nucléons peuvent interagir à très courte portée au sein de paires dites "corrélées".

Pour la première fois, la collaboration Clas (Continuous electron beam accelerator facility Large Acceptance Spectrometer) de Jefferson Lab (États-Unis) dans laquelle l'Irfu est fortement impliqué, a réalisé la mesure simultanée de la modification nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) de la structure du nucléon et de l'abondance des corrélations à courte portée dans les noyaux. Elle montre que les nucléons engagés dans des paires corrélées proton-neutron voient tous leur structure modifiée.

Ce résultat implique que, dans les noyaux "lourds", plus riches en neutrons qu'en protons, les protons sont davantage susceptibles que les neutrons d'appartenir à une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) corrélée à courte portée et donc de voir leur structure déformée. Comme les protons sont constitués de deux quarks up et d'un quark (Les quarks sont des fermions que la théorie du modèle standard décrit, en compagnie de la famille des leptons, comme les constituants...) down et les neutrons d'un down et de deux up, la distribution des quarks up est davantage modifiée que celle des down.

Cette découverte fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) pourrait avoir d'importantes conséquences pour l'interprétation des futures expériences d'oscillations de neutrinos à longue portée comme Dune (Une dune est un relief composé de sable. Des dunes, dites « dunes hydrauliques », peuvent se former et se déplacer sous la mer. Toutes les dunes étant composées...) (Deep Underground Neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.) Experiment). Les neutrinos interagissent en effet préférentiellement avec les quarks down et les antineutrinos avec les up.

Une expérience auprès de l'installation R3B (Reactions with relativistic radioactive beams) à Fair (Facility for Antiproton and 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,...) Research in Europe), en Allemagne, permettra, dans quelques années, d'étudier les corrélations à courte portée dans les noyaux où le déséquilibre entre neutrons et protons est encore plus grand.

Références publication
Modified structure of protons and neutrons in correlated pairs, The CLAS Collaboration, Nature
Page générée en 0.330 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique