Dans une expérience conduite à l’installation ISOLDE au CERN, la collaboration ISOLTRAP est parvenue à obtenir indirectement des informations sur l’énergie de liaison du noyau doublement magique étain 100.
Les noyaux atomiques ne comportent que deux ingrédients, les protons et les neutrons, mais le nombre relatif de ces ingrédients fait une différence radicale dans leurs propriétés. Certaines configurations de protons et de neutrons, avec des "nombres magiques" de protons ou de neutrons disposés en coquilles remplies dans le noyau, sont plus fortement liées que d'autres. Les rares noyaux dont les enveloppes de protons et de neutrons sont complètes, que l'on qualifie de "doublement magiques", présentent une énergie de liaison particulièrement élevée et constituent d'excellents cas d'essai pour l'étude des propriétés nucléaires. Avec 50 protons et 50 neutrons, l'étain-100 présente un intérêt particulier pour l'étude des propriétés nucléaires car, en plus d'être doublement magique, il est le noyau le plus lourd comprenant des protons et des neutrons en nombre égal - une caractéristique qui lui confère l'un des plus forts taux de désintégration bêta.
Les développements récents de l'installation ISOLDE ont permis de produire les noyaux voisins indium-101, indium-100 et indium-99, un proton seulement en dessous de l'étain-100. La mesure de la masse de l'indium-100 effectuée par ISOLTRAP est quatre-vingt-dix fois plus précise que la précédente, ce qui amplifie l'écart entre les valeurs de la masse de l'étain-100 déduites des études les plus récentes sur la désintégration bêta. Les chercheurs ont ensuite effectué des comparaisons entre les masses mesurées des noyaux d'indium et les nouveaux calculs théoriques "ab initio" sophistiqués qui tentent de décrire les noyaux à partir des premiers principes.
Ce résultat est un avant-goût de la physique, très intéressante, qui sera abordée auprès de la future installation S3 de SPIRAL2 au GANIL. Ces travaux, dans lesquels sont fortement impliqués des physiciens du Pôle de Physique Nucléaire d’IJCLab, sont parus dans la revue « Nature Physics ».
Pour en savoir plus, l'annonce du CERN et l'article de Nature Physics.