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Une balance inattendue pour l’étain


​Grâce à une expérience au Ganil à Caen, des physiciens nucléaires de l'Irfu et du Ganil et leurs partenaires révèlent une nouvelle facette de l'interaction forte dans des noyaux d'étain 108Sn et 106Sn, en particulier un équilibre inattendu entre deux composantes de cette interaction. Un résultat qui va obliger les physiciens à réviser leurs modèles… 

Publié le 2 septembre 2020

La force nucléaire qui lie entre eux les nucléons (protons et neutrons) compte de multiples composantes, difficiles à isoler et caractériser, tant sur le plan théorique qu'expérimental.

Un noyau particulier (l'étain, Sn) et ses isotopes sont particulièrement intéressants pour observer la compétition entre deux de ces composantes : l'appariement des nucléons et l'interaction « quadripolaire » caractérisant l'aptitude du noyau à se déformer spontanément. Le noyau 100Sn à 50 protons et 50 neutrons, dit « doublement magique » en raison de sa remarquable stabilité, joue un rôle essentiel dans la validation de modèles théoriques décrivant les propriétés des noyaux exotiques (radioactifs).

Selon des travaux précédents, il existe une transition entre les deux formes d'interactions d'appariement et quadripolaire pour 100Sn.

Un groupe de la collaboration Agata auquel participent des physiciens de l'Irfu et du Ganil montre dans une expérience réalisée au Ganil que l'évolution de ces deux composantes est plus complexe qu'envisagé auparavant.

Ce résultat a été obtenu par une mesure ultra-précise du temps de vie des deux premiers états excités de 108Sn (à 58 neutrons) et 106Sn (à 56 neutrons), grâce à la combinaison du multi-détecteur Agata et du spectromètre Vamos. En particulier, le 2e état excité était jusque-là mal connu en raison d'une difficulté expérimentale. Celle-ci a pu être contournée en créant les noyaux 106Sn et 108Sn non pas par fusion de noyaux légers mais par collisions de noyaux lourds, suivies de captures de protons.

Alors que le premier état excité est dominé par la contribution quadrupolaire, le second état résulte d'un équilibre inattendu entre les termes d'appariement et quadrupolaire. Cette avancée remet en cause les descriptions théoriques précédemment publiées autour de 100Sn, cet isotope essentiel qui sera prochainement étudié en détail auprès du spectromètre S3 au Ganil.

Ces travaux ont été coordonnés par le Laboratoire national de Legnaro (Italie) et ont été distingués par le Prix de la meilleure thèse, décerné à Marco Siciliano.

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