La complexité de la structure nucléaire... vers la décroissance 0νββ

Une extension récente des théories des fonctionnelles de la densité a permis d’expliquer le désaccord existant entre les mesures des résonances Gamow-Teller (GT) dans les noyaux et un grand nombre de prédictions théoriques. En particulier, un fort désaccord existe entre la mesure expérimentale et les prédictions théoriques du spectre GT dans le noyau 48Ca. Tous les calculs existants doivent recourir à des ajustements ad hoc, avec des facteurs de réduction pour l’opérateur de transition.

Une étude menée par Marcella Grasso (Pôle Physique Nucléaire, Équipe PhyNeT) et ses collaborateurs au LNS-INFN de Catane et à l’Université de Caroline du Nord a montré qu’une prédiction sans ajustements peut être obtenue avec un traitement amélioré du mouvement cohérent des nucléons, et que la clé de ce résultat est l’inclusion explicite de certaines configurations complexes des nucléons, jusqu’ici négligées. Le noyau 48Ca est l’un des émetteurs possibles dans le processus de double décroissance beta sans émission de neutrinos (0νββ), processus qui n’a jamais été observé et qui continue à être cherché activement dans le monde entier.

Pour prédire le temps de vie de cette désintégration, des éléments de matrice nucléaires sont nécessaires, qui peuvent être obtenus seulement à travers des calculs théoriques de structure nucléaire. Il s’avère que la contribution de type GT est très importante dans ces éléments de matrice et domine par rapport aux autres contributions. Même si les résonances GT et les décroissances ββ sont des phénomènes très différents, le modèle théorique adopté pour calculer les éléments de matrice nucléaires sera considéré plus fiable s’il reproduit aussi correctement les spectres GT expérimentaux, sans facteurs de réduction. C’est dans ce cadre que la collaboration internationale qui a mené cette étude va probablement apporter une contribution importante : le même cadre théorique sera bientôt appliqué à la décroissance 0νββ.

22/03/2021 11:23