Le muon, c'est comme un électron, mais environ 200 fois plus lourd. Lorsqu'il s'arrête dans un morceau de silicium, il est attiré dans le noyau atomique comme un aimant attire un clou. Le noyau reçoit un surplus d'énergie et se met à « bouillonner » : il en sort diverses particules — protons, deutons, tritons et particules alpha. On dirait une casserole d'eau bouillante d'où s'échappent des bulles de vapeur, sauf qu'ici, au lieu de vapeur, ce sont des fragments nucléaires.

Les scientifiques de la collaboration à l'installation RIKEN-RAL au Japon ont mené l'expérience : ils ont arrêté des muons dans une cible de silicium et ont capté les particules émises avec des détecteurs spéciaux. Les détecteurs mesuraient l'énergie des particules et identifiaient leur nature. Pour la première fois, ils ont pu mesurer le spectre des particules alpha dans le domaine des basses énergies — auparavant, il y avait une lacune.

Les résultats ont été comparés à deux modèles théoriques. L'un des modèles (MEM) décrit bien les spectres des protons, deutons et tritons, mais pour les particules alpha à haute énergie, il s'écarte de l'expérience. L'autre modèle (PHITS) décrit correctement les particules alpha à basse énergie, mais sous-estime fortement la production de deutons et de tritons. Cela signifie que les modèles doivent mieux prendre en compte la façon dont les particules s'agglutinent en amas lors de leur émission depuis le noyau.

Les nouvelles données sont comme les pièces manquantes d'un puzzle. Elles montrent que différentes particules sortent du noyau de manières différentes, et cela ne peut pas être décrit par une simple formule. Les physiciens devront affiner les modèles pour qu'ils prédisent correctement la production de toutes les particules. Cela est important non seulement pour la science fondamentale, mais aussi pour des applications : par exemple, pour le calcul de la protection contre les radiations ou en physique médicale.