Le noyau du fermium-255 n'est pas rond. Une expérience utilisant des lasers montre qu'il possède une forme nettement allongée, comme un ballon étiré.
Le fermium est un élément radioactif dont le noyau contient 100 protons. Son isotope fermium-255 est particulièrement difficile à étudier. Sa demi-vie est d'environ 20 heures. Cela signifie qu'après ce délai, la moitié des noyaux présents dans un échantillon se sont désintégrés.
Image d'illustration générée par IA selon la description du fermium-255
Les chercheurs n'ont pas observé directement la forme du noyau. Ils ont étudié la manière dont des atomes de fermium absorbent la lumière. Deux longueurs d'onde très proches, autour de 398 nm dans le violet, ont été utilisées.
Le noyau influence très légèrement les électrons qui l'entourent. Ces interactions produisent de minuscules différences dans le spectre lumineux de l'atome. En les mesurant avec précision, les chercheurs peuvent obtenir des informations sur les propriétés du noyau.
L'expérience a été réalisée avec le séparateur de masse RISIKO, à l'université Johannes Gutenberg de Mayence. Une source d'ions à haute résolution a permis de distinguer ces très faibles variations, appelées structure hyperfine.
Les mesures ont ensuite été comparées à des calculs décrivant les électrons du fermium. Les chercheurs ont ainsi déterminé le moment magnétique du noyau et son moment quadrupolaire électrique. Cette seconde grandeur permet notamment d'évaluer à quel point le noyau s'écarte d'une forme sphérique.
Le résultat montre que le noyau du fermium-255 est fortement et durablement allongé suivant un axe. Les physiciens qualifient cette forme de « prolate ». Elle correspond à ce qui était attendu pour plusieurs noyaux lourds voisins.
Les chercheurs ont enfin comparé leurs mesures à plusieurs modèles de physique nucléaire. Ceux-ci reproduisent globalement bien les propriétés observées. Le fermium-255 peut ainsi servir de référence pour tester ces modèles et préparer de futures mesures sur des éléments encore plus lourds.