Une radioactivité "accélérée" ou ralentie
Publié par Michel le 18/01/2013 à 12:00
Source: CNRS - IN2P3
Des noyaux radioactifs "implantés" dans un matériau supraconducteur voient leur durée de vie allongée ou raccourcie, mais ce changement est plus faible que celui prévu par la théorie: c'est ce qu'ont montré des chercheurs (1) du 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 du CEA, en collaboration avec 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 est un tel institut.) de sciences physiques Vinca de Belgrade et de l'IFIN-HH de Bucarest. Ces résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters.

En physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :), 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 l’observation...) indique que la durée de vie (La vie est le nom donné :) d'un noyau radioactif varie significativement avec la 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...) électronique du milieu dans lequel il se désintègre. Ce phénomène, discuté pour la première fois en 1936 pour la radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le thorium, est un...) bêta, a déjà été observé mais son amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) reste mal comprise.

Le cortège électronique entourant les noyaux des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) agit comme un écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par l'ordinateur,...) qui favorise les réactions nucléaires à très basses énergies et modifie la durée de vie des noyaux radioactifs. Cet effet, renforcé dans les milieux très denses en électrons comme certains plasmas stellaires, doit notamment être pris en compte dans la modélisation théorique des réactions nucléaires dans les étoiles.

Une collaboration de physiciens a réalisé une expérience au Ganil avec des noyaux radioactifs (néon 19 et oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) 19), issus de l'installation Spiral et projetés sur une cible en niobium. Ils ont mesuré avec une très grande précision les durées de vie des noyaux radioactifs ainsi "implantés" dans le niobium supraconducteur (à -269°C) et conducteur (à -177°C). Or dans un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) supraconducteur, l'effet d'écran est en principe supérieur à celui du même matériau en régime classique.

Les résultats révèlent une variation de la durée de vie des noyaux radioactifs bien plus modeste que celle attendue (en l'occurrence décroissance radioactive accélérée pour la radioactivité bêta plus et ralentie pour la radioactivité bêta moins). La mesure a été réalisée avec une précision remarquable, de l'ordre de 0,05%, mais elle n'a pas permis d'observer l'effet prédit. Nous savons seulement que l'effet mesuré ne dépasse pas une limite très faible, de l'ordre de 0,2% de la valeur prédite.

C'est en réalité le modèle théorique de l'effet d'écran dû à la nature supraconductrice du matériau d'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :) qui est ici remis en question. En parallèle, il faudrait pouvoir gagner encore en précision de mesure pour connaître l'amplitude exacte de l'effet d'écran. Un nouveau défi tant pour les théoriciens que pour les expérimentateurs !


Note:

(1) Grand accélérateur national d'ions lourds - Ganil (CNRS/CEA), Institut de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) d'Orsay - IPNO (CNRS/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de la Seine...) Sud), Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse (La spectrométrie de masse est une technique d'analyse chimique permettant de détecter et d'identifier des molécules d’intérêt par mesure de leur masse...) - CSNSM (CNRS/Université Paris Sud), Laboratoire de physique corpusculaire - LPC Caen (CNRS/Université de Caen/ENSICAEN), Centre 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 métonymique, la recherche...) sur les ions, les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) et la photonique - Cimap Caen (CEA/ CNRS/ENSICAEN/Université de Caen) et CEA/DAM ((Direction des applications militaires).


Référence:

Search for Superscreening effect in Superconductor, P. Uji? et al., Physical Review Letters 110, 032501 (2013). Published Mon Jan 14, 2013: http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i3/e032501
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