Les noyaux exotiques Les noyaux à halo ont-ils deux ailes ? Être ou ne pas être, là nest pas la question Les mousquetaires nucléaires sont-ils quatre ? Où paissent les timides neutrons ? Les nucléons, protons et neutrons, se placent suivant des « couches » quantiques. A chaque couche correspond une énergie pour le nucléon, et chacune ne peut recevoir quun nombre précis de nucléons. Si le noyau possède une énergie dexcitation, des nucléons peuvent occuper une autre couche plus énergétique. Lun des objectifs est de connaître cette structure, en découvrant dans quelles couches se placent les nucléons et, par conséquent, quels niveaux dénergie possède un noyaux. Une résonance est un concept très clair, qui signifie quun noyau qui nexiste pas … existe ! Par exemple, lhydrogène 5 (1 proton et 4 neutrons) nest pas lié, donc il nexiste pas. Cependant, en reconstruisant à partir des particules détectées (un triton et deux neutrons) lénergie du système « 5 H », il apparaît quil « préfère » une certaine région dénergie. Par opposition à une absence dinteraction, cet « état » évanescent existe. neutron Les noyaux à halo possèdent un ou deux neutrons dont la probabilité de présence en dehors du rayon nucléaire standard est anormalement élevée. Pour connaître la distance entre les deux neutrons qui nest que de quelques fermi ( m), la méthode utilisée sinspire de celle permettant de connaître le diamètre dune étoile : linterférométrie. Pour séparer le temps et lespace, il est nécessaire dutiliser des corrélation bidimensionnelles entre les fragments détectés. Un neutron Dineutron (non lié) Tetraneutron (lié par linteraction nucléaire ?) Étoile à neutron (liée par gravitation) Tous les noyaux connus possédant plus dun nucléon sont constitués à la fois de neutrons et de protons. Une expérience récente laisse à penser quun noyau de quatre neutrons, le tetraneutron, pourrait être formé. Ces résultats demandent évidemment confirmation. ?... Trineutron (probablement non lié pour des raisons de symétrie) Quelle est la distance relative de ces deux neutrons ? Noyau lié Noyau non lié (résonance) Énergie du noyau État fondamental Niveaux dénergie Énergie d excitation du système Nombre dévénements détectés Résonances Les noyaux exotiques poussent-ils sous nos latitudes ? Un noyau nucléaire est fois plus petit que latome dont il constitue le cœur, mais représente % de la masse, doù une densité de tonnes par cm 3. Les noyaux « exotiques » se situent en limite, ou au-delà de la limite de liaison des noyaux. Ils nexistent pas sur Terre à létat naturel. Pour les étudier, il est nécessaire de les produire dans des accélérateurs de particules. Ces noyaux présentent des structures originales accessibles notamment par fragmentation. Cela consiste à envoyer le noyau sur une cible, et à détecter les fragments ainsi produits. Une autre planète... Cible C ou Pb Diodes Si à pistes Scintillateurs CsIDEMON 6 He neutrons alpha … à portée de main... … ou presque Carte des noyaux légers Dispositif expérimental Connaissant lénergie et la direction de chaque fragment, il est possible de remonter à un certain nombre dinformations sur le noyau avant sa cassure. Comment voir ce qui nexiste pas ? Schéma de niveaux Schéma de cassure de l 6 He Spectre énergétique r r alpha neutron