Le noyau atomique n'est pas simplement une boule de protons et de neutrons. À l'intérieur, comme dans un minuscule aimant, il possède sa propre distribution d'aimantation. Jusqu'à présent, il était difficile de l'observer : les noyaux vivent des fractions de seconde à peine, et leur champ magnétique est faible. Désormais, des physiciens du CERN ont trouvé un moyen de regarder à l'intérieur.

Ils ont pris un isotope à vie courte, le potassium-47, et l'ont placé dans un champ magnétique intense. Le noyau, telle l'aiguille d'une boussole, s'est mis à tourner autour de la direction du champ — c'est ce qu'on appelle la précession de Larmor. La fréquence de cette rotation a été mesurée avec une précision d'un millionième. Grâce aux infimes écarts de fréquence par rapport aux valeurs calculées, ils ont pu déterminer comment l'aimantation est répartie à l'intérieur du noyau : quelle part est due aux spins (la rotation propre des particules) et quelle part à leur mouvement orbital.

La comparaison avec la théorie a réservé une surprise : les calculs surestiment la contribution du spin. Même en tenant compte des effets complexes d'interaction entre particules, la théorie ne concorde pas avec l'expérience. En revanche, lorsque les scientifiques ont pris la forme spatiale de l'aimantation issue d'une autre théorie, tout correspondait. Le problème ne vient donc pas de la quantité totale de magnétisme, mais de la manière dont il est « réparti » dans le noyau.

Cette nouvelle méthode est une fenêtre ouverte sur le cœur de l'atome. Elle aidera à tester les théories de la structure nucléaire et à rechercher des traces de nouvelles particules qui pourraient influencer les propriétés magnétiques des atomes. Le petit noyau de potassium est devenu une pierre de touche pour la grande physique.