{"id":6799,"date":"2025-07-11T12:11:10","date_gmt":"2025-07-11T10:11:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/?p=6799"},"modified":"2025-07-11T12:20:58","modified_gmt":"2025-07-11T10:20:58","slug":"vers-des-noyaux-toujours-plus-exotiques-pourquoi-le-%e2%81%b4%e2%81%b8k-est-une-etape-cle","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/fr\/2025\/07\/11\/vers-des-noyaux-toujours-plus-exotiques-pourquoi-le-%e2%81%b4%e2%81%b8k-est-une-etape-cle\/","title":{"rendered":"Vers des noyaux toujours plus exotiques : pourquoi le \u2074\u2078K est une \u00e9tape cl\u00e9"},"content":{"rendered":"\n

Une collaboration internationale men\u00e9e par l\u2019universit\u00e9 de Surey et le LPC Caen a r\u00e9alis\u00e9 une exp\u00e9rience pour \u00e9tudier la structure du noyau de \u2074\u2078K en utilisant la r\u00e9action de transfert de neutrons: \u2074\u2077K(d,p)\u2074\u2078K\u00a0 au GANIL. Gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019ensemble MUGAST+AGATA+VAMOS, neuf nouveaux \u00e9tats quantiques li\u00e9s ont \u00e9t\u00e9 observ\u00e9s pour la premi\u00e8re fois dans le \u2074\u2078K, avec la d\u00e9termination des spins et parit\u00e9s ainsi que leurs facteurs spectroscopiques. Ces mesures permettent de sonder finement la structure du \u2074\u2078K, en examinant comment les protons et neutrons interagissent, notamment dans le cas tr\u00e8s particulier et mal connu entre les orbitales de proton (s\u2081\/\u2082) et neutrons (fp), autour du fameux \u201cnombre magique\u201d N\u202f=\u202f28. Ce r\u00e9sultat, de grande pr\u00e9cision, est une \u00e9tape cl\u00e9 vers la mod\u00e9lisation de noyaux encore plus exotiques tels que les isotopes de 44<\/sup>S et 42<\/sup>Si dont les premi\u00e8res mesures de spectroscopie ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9 au GANIL il y a presque 20 ans.\u00a0 Une longue qu\u00eate dans l\u2019\u00e9tude des nombres magiques, piliers de la mod\u00e9lisation du noyau atomique.<\/p>\n

\ud83c\udfaf<\/strong> L\u2019exp\u00e9rience en quelques mots<\/strong><\/p>\n

Au sein du noyau atomique les protons et les neutrons s\u2019organisent selon des r\u00e8gles quantiques strictes. La collaboration s\u2019est int\u00e9ress\u00e9e \u00e0 un isotope cl\u00e9 : le potassium-48 (\u2074\u2078K), qui comporte 21 neutrons, soit \u00a0juste un de plus que le \u201cnombre magique\u201d de neutrons N\u202f=\u202f28, une configuration quantique r\u00e9put\u00e9e tr\u00e8s stable dans la structure du noyau atomique. Pour cr\u00e9er du \u2074\u2078K, des ions radioactifs de \u2074\u2077K sont produits par le syst\u00e8me SPIRAL1 au GANIL et acc\u00e9l\u00e9r\u00e9s par le cyclotron CIME puis envoy\u00e9s sur une fine cible de deut\u00e9rium, un isotope lourd de l\u2019hydrog\u00e8ne. La r\u00e9action de transfert dite (d,p) permet alors \u00e0 un neutron d\u2019\u00eatre ajout\u00e9 au noyau, cr\u00e9ant du \u2074\u2078K, tandis que le proton restant de la cible est \u00e9ject\u00e9. En mesurant \u00e0 la fois les protons et les rayons gamma \u00e9mis \u2013 gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019installation de pointe MUGAST+AGATA+VAMOS \u2013 l\u2019\u00e9quipe a identifi\u00e9 pour la premi\u00e8re fois certains niveaux d\u2019\u00e9nergie du noyau produit\u00a0de 48<\/sup>K. Ce qui rend l\u2019\u00e9tude importante, c\u2019est qu\u2019elle cible des \u00e9tats cr\u00e9\u00e9s par l\u2019interaction sp\u00e9cifique entre un proton dans l\u2019orbite s\u2081\/\u2082 et un neutron dans les orbites fp<\/em>. Cette \u201cinteraction\u201d donne acc\u00e8s \u00e0 de nouveaux \u00e9tats dans \u2074\u2078K jusqu\u2019ici inconnus. Les r\u00e9sultats sont compar\u00e9s \u00e0 deux mod\u00e8les th\u00e9oriques populaires : SDPF\u2011U et SDPF\u2011MU. Si ces mod\u00e8les reproduisent partiellement les niveaux observ\u00e9s, ils d\u00e9vient nettement sur l\u2019\u00e9tat fondamental et surestiment les facteurs spectroscopiques. Cela indique que les interactions proton-neutron entre les orbitales \u00ab\u00a0s\u00a0<\/em>\u00bb et \u00ab\u00a0d<\/em>\u00a0\u00bb sont mal maitris\u00e9es dans ces mod\u00e8les. Cette \u00e9tude met donc en lumi\u00e8re des limites des mod\u00e8les actuels pour d\u00e9crire les noyaux plus l\u00e9gers et plus exotiques, et ouvre la voie \u00e0 des am\u00e9liorations dans notre compr\u00e9hension des forces nucl\u00e9aires autour du nombre N\u202f=\u202f28 en particulier vers l\u2019ilot de d\u00e9formation identifi\u00e9e pour la premi\u00e8re fois au GANIL il y a 20 ans dans l\u2019isotope de 42Si.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\ud83d\udcc8<\/strong> Les d\u00e9couvertes marquantes de cette exp\u00e9rience<\/strong><\/p>\n

Cette exp\u00e9rience a d\u00e9couvert de nouveaux \u00e9tats dans le \u2074\u2078K \u00e0 partir des mesures simultan\u00e9es des \u00e9nergies et sections efficaces (la probabilit\u00e9 de r\u00e9action). A partir de ces observables, une quantit\u00e9 appel\u00e9e le facteur spectroscopique (qui correspond \u00e0 la probabilit\u00e9 de pr\u00e9sence du neutron dans telle orbite) est extrait pour les niveaux d\u2019\u00e9nergie dans le 48K. Ces r\u00e9sultats nous \u00e9clairent sur l\u2019\u00e9volution de la structure nucl\u00e9aire dans la r\u00e9gion autour de N\u202f=\u202f28, nombre magique \u00e9tablie au d\u00e9but du XXieme si\u00e8cle et les nouveaux nombres magiques, tels que N\u202f=\u202f32 et N\u202f=\u202f34, d\u00e9couverts progressivement dans les derni\u00e8res d\u00e9cennies aupr\u00e8s des acc\u00e9l\u00e9rateurs d\u2019Ions lourds modernes.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\ud83c\udf0d<\/strong> Pourquoi c\u2019est utile<\/strong><\/p>\n

Le \u2074\u2078K a 19 protons et 29 neutrons : c\u2019est un noyau asym\u00e9trique, avec beaucoup plus de neutrons que de protons. Il est \u00ab\u00a0riche en neutrons\u00a0\u00bb. Ce type de configuration est courant dans les noyaux exotiques qu\u2019on cherche \u00e0 explorer dans des installations comme le GANIL (France), FAIR (en Allemagne) ou RIKEN (au Japon). En \u00e9tudiant des noyaux comme le \u2074\u2078K, on comprend mieux comment les forces changent quand on ajoute des neutrons, surtout au-del\u00e0 de certains \u201cnombres magiques\u201d. Ces r\u00e9sultats permettent d\u2019affiner les mod\u00e8les nucl\u00e9aires, c\u2019est-\u00e0-dire am\u00e9liorer notre capacit\u00e9 \u00e0 mieux pr\u00e9dire la structure et la stabilit\u00e9 des noyaux les plus exotiques difficilement accessibles aujourd\u2019hui de par la difficult\u00e9 exp\u00e9rimentale \u00e0 simplement les produire en laboratoire. \u00a0Dans ce contexte, l\u2019\u00e9tude de noyau un peu moins exotique de \u2074\u2078K agit comme une loupe sur les m\u00e9canismes fondamentaux qui r\u00e9gissent les noyaux tr\u00e8s exotiques riches en neutrons. A mesure que les physiciens s\u2019\u00e9loignent des noyaux stables (ceux qu\u2019on trouve naturellement sur Terre), les forces nucl\u00e9aires deviennent difficiles \u00e0 mod\u00e9liser. Il faut des mesures cibl\u00e9es, pr\u00e9cises et pertinentes pour am\u00e9liorer les mod\u00e8les et notre compr\u00e9hension du noyau atomique. Le 48K r\u00e9pond \u00e0 cet objectif. \u00a0Les r\u00e9sultats montrent que les mod\u00e8les actuels surestiment les contributions de certaines configurations. Cela signifie que les interactions entre protons et neutrons dans certaines orbitales sont mal d\u00e9crites. Si on ne corrige pas cela, les pr\u00e9dictions pour les noyaux encore plus riches en neutrons (comme ceux proches de la \u201cdrip line\u201d \u2013 la limite au-del\u00e0 de laquelle les noyaux ne peuvent plus exister) seront fausses. En d\u2019autres termes : \u2074\u2078K est un test d\u00e9cisif pour valider ou rejeter les mod\u00e8les qu\u2019on utilise ensuite pour pr\u00e9dire la structure de noyaux plus lourds et plus rares. Ces recherches ont aussi un impact sur la compr\u00e9hension de la nucl\u00e9osynth\u00e8se dans les \u00e9toiles, notamment le processus r (capture rapide de neutrons), qui forme les \u00e9l\u00e9ments lourds dans les supernovae ou les collisions d\u2019\u00e9toiles \u00e0 neutrons. Or, ce processus passe par des noyaux tr\u00e8s exotiques qu\u2019on ne peut pas observer directement \u2013 on doit les pr\u00e9dire th\u00e9oriquement. Si les mod\u00e8les sont mal calibr\u00e9s (comme le montre l\u2019\u00e9tude sur \u2074\u2078K), cela affecte notre capacit\u00e9 \u00e0 mod\u00e9liser correctement l\u2019origine des \u00e9l\u00e9ments dans l\u2019univers.<\/p>\n

Les r\u00e9sultats de cette exp\u00e9rience ont \u00e9t\u00e9 publi\u00e9 dans la prestigieuse revue Phys Rev Lett.\u00a0 C.\u2009J. Paxman<\/a> et al Phys. Rev Lett. 134, 162504 (2025)\u00a0\u00a0 <\/strong>https:\/\/doi.org\/10.1103\/PhysRevLett.134.162504<\/a><\/p>\n

\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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