{"id":5996,"date":"2024-05-21T10:08:53","date_gmt":"2024-05-21T08:08:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/?p=5996"},"modified":"2024-05-21T10:08:54","modified_gmt":"2024-05-21T08:08:54","slug":"un-changement-de-point-de-vue-sur-le-noyau-dhelium-4-sort-la-physique-nucleaire-dune-impasse","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/fr\/2024\/05\/21\/un-changement-de-point-de-vue-sur-le-noyau-dhelium-4-sort-la-physique-nucleaire-dune-impasse\/","title":{"rendered":"Un changement de point de vue sur le noyau d\u2019h\u00e9lium 4 sort la physique nucl\u00e9aire d\u2019une impasse"},"content":{"rendered":"\n

Une mesure exp\u00e9rimentale a r\u00e9cemment identifi\u00e9 un d\u00e9calage important entre des pr\u00e9dictions th\u00e9oriques et l\u2019observation du comportement du noyau d\u2019h\u00e9lium 4. Le travail d\u2019une collaboration internationale de th\u00e9oriciens a permis de faire \u00e9merger une vision diff\u00e9rente sur les configurations des nucl\u00e9ons et leur couplage dans ce noyau. En particulier, une \u00e9volution dans la conception de l\u2019\u00e9tat r\u00e9sonant de ce noyau l\u00e9ger, susceptible d\u2019\u00e9clairer les scientifiques sur des ph\u00e9nom\u00e8nes astrophysiques majeurs, a permis de r\u00e9concilier th\u00e9orie et exp\u00e9rimentation. <\/strong><\/p>\n\n\n\n

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La particule alpha n’est pas un syst\u00e8me quantique ferm\u00e9, mais bien un syst\u00e8me ouvert au sein duquel se juxtaposent plusieurs syst\u00e8mes de canaux de r\u00e9actions.
Image : Witek Nazarewicz<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Mayence, 2021\u00a0: une \u00e9quipe de chercheuses et chercheurs bombarde d\u2019\u00e9lectrons des noyaux d\u2019h\u00e9lium 4, avec comme objectif d\u2019observer la transition de ce noyau, aussi connu sous le nom de particule alpha, de son \u00e9tat fondamental \u00e0 son premier \u00e9tat excit\u00e9 (r\u00e9sonant). Cette exp\u00e9rience a entre autres l\u2019objectif de comparer une valeur mesur\u00e9e li\u00e9e \u00e0 cette transition \u00e0 celle pr\u00e9dite par un mod\u00e8le phare du noyau atomique, bas\u00e9e sur des th\u00e9ories effectives, les \u00ab\u00a0Chiral Effective Field Theories\u00a0\u00bb (ChEFTs). Coup de tonnerre : la valeur mesur\u00e9e au Microtron de l\u2019Universit\u00e9 de Mayence (MaMi) est de deux fois inf\u00e9rieure aux pr\u00e9dictions th\u00e9oriques, dans ce qui appara\u00eet alors comme un revers douloureux pour certains mod\u00e8les du noyau. La chasse est alors lanc\u00e9e\u00a0: comment concilier cette observation exp\u00e9rimentale et les mod\u00e8les bas\u00e9s sur une th\u00e9orie ChEFT\u00a0?<\/p>\n

Ce casse-t\u00eate a \u00e9t\u00e9 r\u00e9cemment r\u00e9solu par une collaboration internationale de th\u00e9oriciens, compos\u00e9e de Nicolas Michel (Acad\u00e9mie des Sciences Chinoise), Witek Nazarewicz (Universit\u00e9 d\u2019Etat du Michigan) et Marek P\u0142oszajczak, chercheur au GANIL. Marek nous explique\u00a0: \u00ab\u00a0Employer une ChEFT pour calculer certaines propri\u00e9t\u00e9s du noyau atomique requiert dans un premier temps de mod\u00e9liser le comportement des nucl\u00e9ons \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du noyau. On parle de r\u00e9soudre le \u2018probl\u00e8me \u00e0 N corps\u2019. Pour r\u00e9soudre ce probl\u00e8me dans l\u2019h\u00e9lium 4, les th\u00e9oriciens concevaient jusqu\u2019\u00e0 r\u00e9cemment la particule alpha comme un syst\u00e8me autonome et ind\u00e9pendant \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur duquel les nucl\u00e9ons s\u2019\u00e9cartent simplement les uns des autres lorsque le noyau absorbe de l\u2019\u00e9nergie. Dans cette configuration, que l\u2019on qualifie de syst\u00e8me quantique ferm\u00e9, on peut imaginer le noyau gonflant comme un ballon de baudruche<\/em>\u00a0lorsqu\u2019il re\u00e7oit de l\u2019\u00e9nergie<\/em> \u00bb.<\/p>\n

L\u2019id\u00e9e originale des trois chercheurs a consist\u00e9 en la proposition d\u2019une vision diff\u00e9rente du noyau excit\u00e9\u00a0: plut\u00f4t que de l\u2019envisager comme un syst\u00e8me quantique ferm\u00e9, le trio de chercheurs a pr\u00e9f\u00e9r\u00e9 appr\u00e9hender le noyau d\u2019h\u00e9lium 4 comme un syst\u00e8me ouvert au sein duquel se juxtaposent plusieurs syst\u00e8mes de canaux de r\u00e9actions (un noyau d\u2019hydrog\u00e8ne 3 assorti d\u2019un proton, un noyau d\u2019h\u00e9lium 3 assorti d\u2019un neutron, ou bien deux noyaux d\u2019h\u00e9lium 2). \u00ab\u00a0C\u2019est bien la r\u00e9solution du probl\u00e8me \u00e0 N corps dans le cadre de ce paradigme qui a permis de retrouver les r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux obtenus au MaMi <\/em>\u00bb, confirme Marek.<\/p>\n

Tout est bien qui finit bien\u00a0? Cette gymnastique th\u00e9orique donne indubitablement du cr\u00e9dit aux mod\u00e8les existants, et pourra \u00e9galement s\u2019appliquer \u00e0 d\u2019autres noyaux l\u00e9gers pour mieux comprendre le processus de leur excitation. Mais l\u2019\u00e9pisode met aussi en lumi\u00e8re la difficult\u00e9 \u00e0 prendre en compte les d\u00e9tails les plus subtils dans l\u2019\u00e9tude des noyaux atomiques, et la n\u00e9cessit\u00e9 d\u2019une telle profondeur d\u2019analyse pour appr\u00e9hender les ph\u00e9nom\u00e8nes nucl\u00e9aires simples. Le jeu en vaut toutefois la chandelle\u00a0: les transitions entre \u00e9tats fondamentaux et r\u00e9sonants des noyaux l\u00e9gers tout comme la structure microscopique de ces \u00e9tats r\u00e9sonants rentrent en jeu dans des ph\u00e9nom\u00e8nes astrophysiques tels que la formation des \u00e9toiles \u00e0 neutrons ou la nucl\u00e9osynth\u00e8se stellaire, leur \u00e9lucidation nous rapproche ainsi d\u2019une compr\u00e9hension globale de la chimie de l\u2019Univers.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Contact<\/strong>: Marek Ploszajczak<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence<\/strong>: N. Michel, W. Nazarewicz, M. Ploszajczak, Phys. Rev. Lett. 131, 242502 (2023)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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