La forme insolite du noyau de plomb 208 bouleverse la physique nucléaire.
Le noyau atomique de plomb 208, longtemps perçu comme parfaitement sphérique cachait en réalité un secret mis à jour par une équipe de chercheurs de l’Université de Surrey. Cette découverte, publiée récemment dans Physical Review Letters, non seulement remet en question nos connaissances fondamentales de la structure nucléaire mais ouvre également de nouvelles pistes de recherche sur la formation des éléments lourds dans l’univers.
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Le plomb 208, un noyau pas si parfait
Le plomb 208 est un noyau exceptionnellement stable, qualifié de “doublement magique” par les scientifiques, et représente le noyau le plus lourd connu à ce jour. On a longtemps cru qu’il était parfaitement sphérique mais l’étude que nous évoquons dans cet article est venue balayer cette croyance.
Qu’est ce que le plomb 208 ?
Le plomb 208, est l’isotope le plus lourd et stable du plomb. Il possède 82 protons et 126 neutrons, ce qui le rend “doublement magique” (c’est-à-dire qu’il a à la fois un nombre magique de protons et de neutrons) et explique sa grande stabilité malgré sa masse élevée. Le plomb 208 est le produit final de la chaîne de désintégration du thorium 232 et représente environ 52,4% du plomb naturel. Il est utilisé dans diverses applications scientifiques, notamment en géochimie pour la datation des roches. Sa stabilité nucléaire en fait un élément important dans les études sur la structure des noyaux atomiques.
Un équipement de pointe au cœur de la découverte
L’utilisation du spectromètre gamma GRETINA, situé au laboratoire national d’Argonne aux États-Unis, a été déterminante. Ce dispositif a permis de bombarder les atomes de plomb avec des faisceaux de particules accélérées à 10 % de la vitesse de la lumière, engendrant des empreintes gamma uniques qui ont révélé les propriétés des états quantiques excités du noyau de plomb-208.
Comprendre les irrégularités vibratoires du plomb 208
Les découvertes récentes indiquent que les vibrations du noyau de plomb 208, lorsqu’il est excité pendant les expériences, sont moins régulières que ce que les modèles précédents avaient supposé. Pour vulgariser, cette expérience a prouvé que ce noyau n’est pas “aussi” sphérique que les chercheurs le pensaient, mais plutôt légèrement allongé, ressemblant à un ballon de rugby.
Les physiciens, notamment ceux du groupe de théorie nucléaire de Surrey, ont été estomaqués par la découverte qui va les contraindre à revoir les modèles actuels habituellement employés pour décrire les noyaux atomiques. Les résultats de ces expérimentations suggèrent que la structure nucléaire est beaucoup plus complexe que ce que l’on croyait auparavant.
Collaboration internationale et innovations techniques
L’étude a rassemblé des experts de plusieurs des principaux centres de recherche en physique nucléaire d’Europe et d’Amérique du Nord. Cette collaboration internationale souligne l’importance de la coopération dans la recherche scientifique avancée et met en lumière l’impact des innovations techniques sur notre compréhension du monde quantique.
Remise en question des principes fondamentaux de la physique nucléaire
La remise en question des principes fondamentaux de la physique nucléaire grâce à cette étude ouvre de nouvelles voies pour la recherche sur la stabilité nucléaire, l’astrophysique, et la mécanique quantique. Les implications de cette découverte pourraient transformer notre approche des phénomènes les plus fondamentaux de l’univers.
Sources :
- CERN (définition du plomb 208)
- J. Henderson et al, Deformation and Collectivity in Doubly Magic 208Pb, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.062502
