Les noyaux exotiques

Les noyaux à halo ont-ils deux ailes ?

Être ou ne pas être, là n’est pas la question

Les mousquetaires nucléaires sont-ils quatre ?

Où paissent les timides neutrons ?Les nucléons, protons et neutrons, se placent suivant des « couches » quantiques. A chaquecouche correspond une énergie pour le nucléon, et chacune ne peut recevoir qu’un nombreprécis de nucléons. Si le noyau possède une énergie d’excitation, des nucléons peuvent occuper une autre couche plus énergétique.

L’un des objectifs est de connaître cette structure, en découvrant dans quelles couches seplacent les nucléons et, par conséquent, quels niveaux d’énergie possède un noyaux.

Une résonance est un concept très clair, qui signifie qu’un noyau qui n’existe pas … existe !

Par exemple, l’hydrogène 5 (1 proton et 4 neutrons) n’est pas lié, donc il n’existe pas.Cependant, en reconstruisant à partir des particules détectées (un triton et deux neutrons)l’énergie du système « 5H », il apparaît qu’il « préfère » une certaine région d’énergie. Par opposition à une absence d’interaction, cet « état » évanescent existe.

neutron

Les noyaux à halo possèdent un ou deux neutrons dont la probabilité de présence en dehors du rayon nucléaire standard est anormalement élevée.

Pour connaître la distance entre les deux neutrons qui n’est que de quelques fermi (10 -15 m),la méthode utilisée s’inspire de celle permettant de connaître le diamètre d’une étoile : l’interférométrie. Pour séparer le temps et l’espace, il est nécessaire d’utiliser des corrélation bidimensionnelles entre les fragments détectés.

Un neutronDineutron(non lié)

Tetraneutron(lié par l’interaction

nucléaire ?)Étoile à neutron

(liée par gravitation)

Tous les noyaux connus possédant plus d’un nucléon sont constitués à la fois de neutrons etde protons. Une expérience récente laisse à penser qu’un noyau de quatre neutrons, le tetraneutron, pourrait être formé. Ces résultats demandent évidemment confirmation.

?

...

Trineutron(probablement non lié

pour des raisons de symétrie)

Quelle est la distance relative de ces deux neutrons ?

Noyau lié

Noyau non lié(résonance)

Énergiedu noyau

Étatfondamental

Niveauxd’énergie

Énergie d ’excitation du système

Nombred’événementsdétectés

Résonances

Les noyaux exotiques poussent-ils sous nos latitudes ?

Un noyau nucléaire est 10000 fois plus petit que l’atome dont il constitue le cœur,mais représente 99.97 % de la masse, d’où une densité de 300000 tonnes par cm3.

Les noyaux « exotiques » se situent en limite, ou au-delà de la limite de liaison desnoyaux. Ils n’existent pas sur Terre à l’état naturel. Pour les étudier, il estnécessaire de les produire dans des accélérateurs de particules.

Ces noyaux présentent des structures originales accessibles notamment par fragmentation.Cela consiste à envoyer le noyau sur une cible, et à détecter les fragments ainsi produits.

Une autre planète...

Cible C ou Pb Diodes Si à pistes

Scintillateurs CsI

DEMON

6He

neutrons

alpha

… à portée de main...

… ou presque

Carte des noyaux légers

Dispositif expérimental

Connaissant l’énergie et la direction de chaque fragment, il est possiblede remonter à un certain nombre d’informations sur le noyau avant sa cassure.

Comment voir ce qui n’existe pas ?

Schéma de niveaux

Schéma de cassure de l’6He

Spectre énergétique

rr

alpha

neutron