Dans le noyau d'un atome, les neutrons ne sont pas tous retenus avec la même force. Si on les arrache un par un, comme les feuilles d'un chou, l'énergie d'arrachage est différente à chaque fois. Pour les isotopes à 149 particules dans le noyau (lanthane, cérium, praséodyme), cette énergie vient d'être mesurée à nouveau — et l'un des chiffres ne correspond pas à la valeur précédente.

Les travaux ont eu lieu au Laboratoire national d'Argonne, où les isotopes rares sont capturés dans un dispositif appelé piège de Penning. Il maintient les atomes chargés dans des champs magnétiques et électriques, comme une boîte invisible. Ensuite, on fait tourner les noyaux et, grâce à la fréquence de rotation, on calcule leur masse avec une très grande précision.

La grande surprise vient du lanthane-149. Sa masse s'est avérée inférieure de 221 kiloélectronvolts (une unité d'énergie liée à la masse) à celle d'une récente mesure finlandaise. De ce fait, le graphique de l'énergie d'arrachage de deux neutrons pour la chaîne des isotopes du lanthane a nettement changé de forme. De tels graphiques sont comme des cartes de la robustesse des noyaux : ils montrent où les neutrons sont particulièrement bien retenus.

Ces données sont importantes pour comprendre comment les éléments lourds naissent dans l'espace. Les explosions de supernovae et les collisions d'étoiles à neutrons créent un flux de neutrons qui fait grossir les noyaux. Des masses précises indiquent quels isotopes survivent en cours de route et lesquels se désintègrent. Une erreur de masse de quelques fractions de pour cent peut changer tout le tableau de la nucléosynthèse — comme un prix erroné sur un ingrédient modifie la recette de tout un plat.