Les physiciens ont peut-être enfin repéré des amas insaisissables de quatre neutrons

Les physiciens ont peut-être enfin repéré des amas insaisissables de quatre neutrons
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Les physiciens ont trouvé le signe le plus fort à ce jour d’un carré légendaire.

Pendant six décennies, les chercheurs ont recherché des amas de quatre neutrons appelés tétraneutrons. Mais les preuves de leur existence ont été fragiles. Maintenant, les scientifiques disent avoir observé des amas de neutrons qui semblent être des tétraneutrons. Le résultat renforce le cas que les fab four sont plus qu’un produit de l’imagination des physiciens. Mais certains scientifiques doutent que les tétraneutrons revendiqués soient vraiment ce qu’ils semblent être.

Contrairement à un noyau atomique, dans lequel les protons et les neutrons sont solidement liés, les prétendus tétraneutrons semblent être des états quasi liés ou résonnants. Cela signifie que les touffes ne durent que des instants fugaces – dans ce cas, moins d’un milliardième de billionième de seconde, rapportent les chercheurs dans le 23 juin La nature.

Les tétraneutrons fascinent les physiciens car, s’ils étaient confirmés, les amas aideraient les scientifiques à isoler et à sonder les mystérieuses forces neutron-neutron et le fonctionnement interne des noyaux atomiques. Tous les noyaux atomiques contiennent un ou plusieurs protons, de sorte que les scientifiques n’ont pas une compréhension complète des forces en jeu au sein de groupes composés uniquement de neutrons.

Repérer de manière concluante l’assemblage à quatre neutrons serait une première. “Jusqu’à présent, il n’y avait aucune observation réelle d’un tel système composé uniquement de neutrons”, explique le physicien nucléaire Meytal Duer de l’Université technique de Darmstadt en Allemagne.

Pour créer les quatuors de neutrons, Duer et ses collègues ont commencé avec un faisceau d’un type d’hélium radioactif et riche en neutrons appelé hélium-8, créé au RIKEN à Wako, au Japon. L’équipe a ensuite projeté ce faisceau sur une cible contenant des protons. Lorsqu’un noyau d’hélium-8 et un proton sont entrés en collision, le proton a assommé un groupe de deux protons et de deux neutrons, également connu sous le nom de particule alpha. Parce que chaque noyau d’hélium-8 initial avait deux protons et six neutrons, il ne restait que quatre neutrons.

En mesurant les impulsions de la particule alpha et du proton qui ricoche, les chercheurs ont déterminé l’énergie des quatre neutrons. La mesure a révélé une bosse sur un tracé de l’énergie des neutrons à travers de multiples collisions – la signature d’une résonance.

Dans le passé, “il y avait des indications, mais il n’a jamais été très clair” si les tétraneutrons existaient, explique la physicienne nucléaire Marlène Assié du Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie à Orsay, en France. En 2016, Assié et ses collègues ont signalé des indices de seulement quelques tétraneutrons (SN : 08/02/16). Dans la nouvelle étude, les chercheurs rapportent avoir observé environ 30 grappes. La bosse sur la nouvelle intrigue est beaucoup plus claire, dit-elle. “Je n’ai aucun doute sur cette mesure.”

Mais les calculs théoriques de ce qui se passe lorsque quatre neutrons entrent en collision ont soulevé le scepticisme quant à l’existence d’une résonance tétraneutronique. Si les forces entre les neutrons étaient suffisamment fortes pour créer une résonance tétraneutronique, il devrait exister certains types de noyaux atomiques connus pour ne pas exister, déclare la physicienne nucléaire théorique Natalia Timofeyuk de l’Université du Surrey à Guildford, en Angleterre.

A cause de cette contradiction, elle pense que les chercheurs n’ont pas observé une véritable résonance, mais un autre effet qui n’est pas encore compris. Par exemple, dit-elle, la bosse pourrait résulter d’une «mémoire» que les neutrons conservent de la façon dont ils ont été disposés à l’intérieur du noyau d’hélium-8.

D’autres types de calculs théoriques sont plus proches des nouveaux résultats. “En effet, les résultats théoriques sont très controversés, car soit ils prédisent une résonance tétraneutronique en bon accord avec les résultats présentés dans cet article, soit ils ne prédisent aucune résonance du tout”, déclare le physicien nucléaire théorique Stefano Gandolfi du Laboratoire national de Los Alamos. au Nouveau-Mexique. D’autres calculs seront nécessaires pour comprendre les résultats de l’expérience.

De nouvelles expériences pourraient également aider. Comme la détection de neutrons, qui n’ont pas de charge électrique, est plus difficile que la détection de particules chargées, les chercheurs n’ont pas observé directement les quatre neutrons. Dans de futures expériences, Duer et ses collègues espèrent repérer les neutrons et mieux cerner les propriétés des tétraneutrons.

Des travaux futurs pourraient révéler une fois pour toutes si les tétraneutrons sont la vraie affaire.

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