Les miniatures du Père Noël - 19 Aout 2008

Un "alphabet" des formes

La forme d’un objet dans la nature est sa carte d’identité. Elle fournit une foule d’informations sur sa «personnalité» et sur son mode d’interaction avec l’environnement. Un « alphabet » des formes (suggéré tout d’abord par le mathématicien français Adrien-Marie Legendre) est utilisé par les scientifiques pour décrire des objets aussi divers qu’une planète, une larme ou bien le noyau d’un atome.

La forme sphérique d’un ballon de football est par exemple très répandue dans la nature. Restant inchangée lorsqu’on la fait tourner autour de n’importe quel axe passant par son centre, elle présente un nombre infini d’axes de symétrie. D’autres objets tels que la planète Terre qui est plus plate aux pôles, ou bien un ballon de rugby, ont tous deux un seul axe de symétrie. Des systèmes planétaires infiniment grands au monde infiniment petit des noyaux atomiques, la nature a généralement choisi de donner aux objets l’une de ces deux formes.

Occasionnellement, des objets ont une forme plus compliquée qui ne présente aucun axe de symétrie. Parmi ceux-ci, les objets de forme triaxale sont obtenus en déformant une sphère de façon différente le long de trois axes perpendiculaires : il présentent ainsi trois axes de symétrie. C’est notamment le cas de l’objet planétaire 2003 EL61 récemment découvert dans la ceinture de Kuiper, une région du système solaire qui s’étend au-delà de
l’orbite de Neptune.
 

Une recette de protons et de neutrons

Dans le monde infiniment petit des noyaux d’atomes, les physiciens sondent les constituants élémentaires de la matière, neutrons et protons, pour comprendre les forces qui les maintiennent ensemble. Comme on expérimente des recettes en cuisine, différentes combinaisons de neutrons et de protons sont testées. Elles peuvent mener à des noyaux qui existent déjà dans la nature ainsi qu’à d’autres qui ne sont pas présents sur Terre mais qui peuvent être créés artificiellement pendant une très courte durée. Le fait de changer le nombre et la proportion des constituants du noyau atomique peut se traduire par un comportement soudainement différent et inattendu du noyau dans son ensemble, en terme par exemple de degré de stabilité, de taille ou de forme.
 

Une nouvelle forme de noyau

Récemment, des physiciens ont ainsi créé au GANIL une espèce très rare d’Argon (Ar), contenant 48 nucléons (18 protons et 30 neutrons) ; soit un noyau possédant 8 neutrons de plus que l’Ar le plus lourd existant sur Terre. En utilisant des systèmes de détection de pointe (comme le spectromètre VAMOS et l’ensemble de détection de rayonnement gamma EXOGAM) et en étudiant les propriétés de ces noyaux exotiques qui survivent seulement une petite fraction de seconde, ils ont découvert l’apparition d’un phénomène inattendu qui a été interprété par les théoriciens comme étant la manifestation d’une forme triaxiale du noyau. Un tel résultat soulève des questions fondamentales sur le mode d’interaction des neutrons et des protons conduisant à ce genre de forme exotique.