Après 20 ans.. révélation du "volet nucléaire" du mystère de l'or

SadaNews - Dans les profondeurs de l'univers, l'or ne se forme pas dans des mines ni dans les entrailles des planètes, mais lors d'effondrements stellaires et de leurs violentes collisions. Là, dans des environnements saturés en neutrons et en énergie, débute une chaîne nucléaire fulgurante qui produit les éléments lourds que nous connaissons aujourd'hui, comme l'or et le platine.

Bien que l'idée générale soit connue depuis des années, les détails précis qui mènent des noyaux atomiques instables à ces éléments précieux demeurent flous, car certaines des étapes essentielles de cette chaîne se produisent dans des noyaux très rares et de courte durée, difficiles à capturer en laboratoire.

L'image nucléaire

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue "Physical Review Letters" et dirigée par des chercheurs de l'université du Tennessee à Knoxville, réalisée dans l'installation "ISOLDE" de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), des résultats importants ont été révélés concernant la façon dont se décomposent des noyaux exotiques se trouvant sur la voie de ce que l'on appelle le processus de capture rapide de neutrons, un chemin physique que les scientifiques pensent responsable de la fabrication d'une grande partie des éléments plus lourds que le fer dans l'univers.

La nouveauté ici n'est pas simplement l'ajout d'un petit détail, mais une amélioration directe de l'image nucléaire sur laquelle reposent les modèles astronomiques pour comprendre l'origine de l'or et des autres éléments lourds.

Pour comprendre l'importance de ce travail, on peut imaginer le noyau atomique comme un petit corps recevant un bombardement de neutrons à une vitesse croissante. Avec chaque nouveau neutron, le noyau devient plus lourd et plus fragile. Lorsqu'il atteint un état de grande instabilité, il commence à se désintégrer ou à se transformer en d'autres formes plus stables.

Sur le papier, ce processus semble compréhensible, mais le problème est que certaines de ses étapes ne passent pas par des canaux simples, mais par des désintégrations très complexes et rapides, dont une désintégration connue sous le nom de désintégration bêta retardée accompagnée de l'émission de deux neutrons. Ce type de désintégration a toujours été difficile à mesurer, car il se produit dans des noyaux rares, et parce que les neutrons eux-mêmes sont des particules fuyantes difficiles à suivre avec précision.

Dans cette expérience, l'équipe a commencé par un isotope très rare, l'indium-134. Lorsqu'il se désintègre, il produit des états excités dans des isotopes d'étain, tels que l'étain-134, l'étain-133 et l'étain-132.

Détecteur de neutrons

Grâce à un détecteur de neutrons avancé construit à l'université du Tennessee, les chercheurs ont enfin réussi à mesurer les énergies des neutrons associés à l'émission de deux neutrons retardés après la désintégration bêta. C'est la première fois en 20 ans qu'une telle mesure détaillée est réalisée pour un noyau se trouvant effectivement sur le chemin du processus de capture rapide de neutrons, c'est-à-dire sur le véritable chemin que suit la nature cosmique lors de la fabrication des éléments lourds.

Ce résultat est très important, car les scientifiques savaient auparavant que ce type d'émission pouvait se produire, mais ils n'avaient pas réussi à mesurer les énergies des neutrons de cette manière.

En termes simples, la question n'était pas seulement de savoir que le noyau émettait deux neutrons, mais de comprendre comment cela se produisait exactement, quelle énergie ces neutrons contenaient et ce que cela révélait sur la structure interne du noyau.

Ces informations précises permettent aux théories de passer d'idées générales à des modèles exploitables pour simuler les étoiles effondrées et les collisions d'étoiles à neutrons.

En outre, les chercheurs ont enfin observé un état nucléaire rare dans l'étain-133 que les scientifiques recherchaient depuis environ 20 ans. Plus important encore, ils ont découvert que le noyau ne se comportait pas, après l'émission des neutrons, de façon totalement aléatoire comme les modèles traditionnels le supposaient, mais conservait une part de sa mémoire de son état précédent.

En termes simples, l'étude n'a pas fabriqué d'or ni n'a découvert son emplacement, mais a révélé un petit mais très important détail nucléaire dans la chaîne qui mène à la formation d'éléments lourds comme l'or, ce qui aide les scientifiques à construire des modèles plus précis reliant le comportement de noyaux très exotiques en laboratoire aux événements cosmiques violents qui créent ces éléments dans l'univers.

Source : Sites Web