Lorsqu'un neutron supplémentaire pénètre dans un noyau atomique, celui-ci se comporte comme une tasse trop pleine : encore un peu et le contenu déborde. Les physiciens du centre français GANIL ont organisé un tel « transfert » de neutron d'un deutéron (noyau d'hydrogène lourd) vers un noyau d'oxygène-19. Il en résultait un noyau d'oxygène-20, avec un neutron en trop.
Ce noyau est instable : certains de ses états vivent moins d'un millionième de seconde et se désintègrent aussitôt en émettant un neutron. Pour la première fois, les scientifiques ont observé plusieurs de ces états de courte durée, avec des énergies allant de 7,6 à 9,8 MeV, comme s'ils avaient capturé des images instantanées de la tasse qui se brise. Pour les repérer, il a fallu détecter simultanément le proton émis et le rayonnement gamma de la désintégration.
De tels noyaux riches en neutrons existent dans la nature, par exemple au sein des étoiles à neutrons. En comprenant comment ils vivent et se désintègrent, nous nous représentons mieux la structure de la matière dans les recoins les plus extrêmes de l'Univers.
Le noyau d'oxygène-20 vit moins d'un billionième de seconde, mais il a le temps de révéler les forces qui maintiennent l'atome ensemble.
Dans la science-fiction, on écrit souvent sur des éléments instables qui explosent à la moindre perturbation. Ici, l'idée est similaire : un neutron supplémentaire rend le noyau si fragile qu'il se désintègre presque instantanément.