Le noyau d'uranium ressemble à un portefeuille bien rempli, fermé par deux moitiés qui s'emboîtent. Pour qu'il éclate et libère de l'énergie — c'est-à-dire pour que le noyau se divise — il faut franchir une barrière d'énergie. La hauteur de ce seuil détermine si la matière est stable ou prête à se désintégrer à tout moment. Les physiciens la calculent depuis des décennies à l'aide de formules, mais pour les noyaux les plus capricieux — très allongés, avec un nombre de particules inhabituel — les calculs se trompaient.
Dans cette nouvelle étude, l'algorithme d'apprentissage profond en imagerie médicale a joué le rôle d'un correcteur méticuleux. On lui a fourni des centaines de mesures expérimentales et on lui a demandé d'ajuster les prédictions du modèle ETFSI, l'une des approches théoriques standard. L'algorithme XGBoost a appris de ses erreurs, comme un élève qui vérifie ses réponses dans un corrigé, et a fini par se tromper de seulement 0,3 à 1,2 MeV. Pour comparaison, l'énergie de liaison typique d'une particule dans un noyau est d'environ 8 MeV.
Ainsi, le regard de la machine est devenu une loupe qui révèle les fissures dans les anciennes formules. Les physiciens savent désormais où regarder pour améliorer les calculs — et peut-être décrire plus précisément comment les éléments lourds naissent dans les explosions stellaires.
L'énergie de fission d'un seul noyau d'uranium est d'environ 200 MeV. Si l'on parvenait à fissionner tous les noyaux d'un gramme d'uranium-235, on libérerait autant de chaleur que la combustion de 2,5 tonnes de charbon.