Découverte de l’hydrogène7 - 19 Novembre 2007

Comprendre les forces nucléaires

L’expérience, menée au GANIL, se révèle une première à un double niveau : c’est la première fois que des physiciens parviennent à caractériser des atomes d’hydrogène7 en laboratoire. « C’est comme si les chercheurs avaient créé, en laboratoire, des petits grains de matière semblables à celle des étoiles à neutrons ! » souligne Sydney Gales, directeur du GANIL.

De fait, l’hydrogène7 est même plus riche en neutrons (6 pour un seul proton) que les étoiles à neutrons. « La découverte expérimentale de l’hydrogène7 représente un banc d’essai d’excellence pour développer les modèles théoriques actuels », poursuit Sydney Gales. « Elle va permettre d’améliorer notre compréhension des forces qui lient les noyaux des atomes ». Les forces nucléaires sont, en effet, aujourd’hui encore mal connues, en particulier dans les systèmes très riches en neutrons.

L’hydrogène7 est très éphémère ; il ne subsiste que de 10-21 secondes avant de se désintégrer en un hydrogène3 lié (triton) et 4 neutrons. « Quand nous avons mesuré que ce système excessivement riche en neutron était presque lié nous avons tous été étonnés », s’enthousiasme Hervé Savajols, chargé de recherches à l’IN2P3 du CNRS et et porte-parole de l’expérience. « Il ne manque aux forces nucléaires qu’une énergie d’à peine 0.5 MeV (millions d’électron volt) pour que ce noyau exotique soit lié. 0.5 MeV, ce n’est rien en physique nucléaire où les énergies mise en jeu sont souvent 100 fois supérieures ».

Un nouveau dispositif expérimental

L’expérience elle-même se révèle aussi unique. En effet, les atomes d’hydrogène7 ont été générés en envoyant un faisceau d’hélium8 accéléré à une énergie de 120 MeV sur une cible de carbone. « Ce faisceau est une prouesse que le monde entier nous envie », insiste Sydney Gales, directeur du GANIL. Baptisé « Maya » et développé par le GANIL, le dispositif expérimental utilisé est à la fois une cible gazeuse et un détecteur de particules.

« Nous utilisons directement le détecteur comme cible, c’est ce qui fait toute l’originalité du dispositif », confie Hervé Savajols. « Maya permet en effet à la fois d’identifier l’ensemble des produits d’une réaction et de reconstruire leurs trajectoires dans le gaz tout en jouant le rôle de cible. Conséquence : aucune réaction ne lui échappe. Cet ensemble unique au monde nous a permis d’observer 7 réactions ayant conduit à la formation d’un hydrogène 7».

Les résultats de cette recherche sont publiés dans Physical Review Letters. Référence : M. Caamaño et al., Phys. Rev. Lett. 99, 062502 (2007)