La structure et l’évolution des étoiles sont en grande partie déterminées par les propriétés et les réactions des noyaux atomiques, reliant ainsi des objets immenses au monde microscopique. Comme notre connaissance expérimentale des noyaux – en particulier des espèces radioactives – reste limitée, des chercheurs de BLU-ULB développent des modèles théoriques dits BSkG afin de fournir l’ensemble des données nécessaires aux simulations astrophysiques.
Ces modèles font l’objet d’une vérification expérimentale continue de leurs prédictions. L’une des prédictions des derniers modèles développés à l’ULB concernait la forme triaxiale de plusieurs centaines de noyaux : la densité de ces noyaux ressemble à une ellipsoïde aux axes principaux de longueurs différentes, un peu comme une amande. Jusqu’à présent, les physiciens nucléaires ne tenaient pas compte de la déformation triaxiale lorsqu’ils calculaient la taille des noyaux, ou plus précisément leurs rayons de charge. Cette omission était justifiée par de simples modèles semi-classiques dans lesquels la contribution de ce mode de déformation au rayon nucléaire est négligeable. En revanche, les modèles BSkG sont entièrement quantiques : lorsqu’on inclut les effets de structure en couches quantiques, la déformation triaxiale influence réellement les rayons de charge.
Ces prédictions ont été testées par une équipe expérimentale américano-allemande au Laboratoire national d’Argonne, aux États-Unis, sur des isotopes du ruthénium : un ensemble de noyaux dont on sait qu’ils sont triaxiaux, mais dont les rayons de charge n’avaient encore jamais été mesurés. Les mesures – réalisées grâce à une toute nouvelle installation, ATLANTIS – suivent remarquablement bien les prédictions des modèles BSkG; mais seulement si les calculs incluent la déformation triaxiale du noyau ! Cette confirmation expérimentale des modèles BSkG renforce notre confiance dans leurs prédictions pour les données nucléaires pertinentes aux simulations astrophysiques.
La figure montre les rayons des isotopes du ruthénium en fonction du nombre de neutrons et illustre clairement la supériorité des prédictions qui tiennent compte de la déformation triaxiale pour reproduire ces nouvelles données.
L’article complet est à découvrir sur https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/81h5-wjkd
