La forme du noyau de xénon n'est plus un mystère express
Les noyaux atomiques ne ressemblent pas toujours à des boules de billard. Certains sont allongés comme des cigares, d'autres aplatis. Pour le xénon-129, la forme évoque une pomme de terre — un ellipsoïde triaxial bosselé. Pour déterminer une telle forme, les physiciens ont utilisé une méthode qui rappelle la collision de deux galettes de pâte : en accélérant les noyaux à des vitesses proches de celle de la lumière et en les faisant entrer en collision, ils reconstituent la géométrie initiale à partir de la dispersion des fragments.
En utilisant les données du Grand collisionneur de hadrons et des méthodes mathématiques astucieuses pour tenir compte des incertitudes, l'équipe a découvert que le noyau de xénon est allongé dans trois directions presque au maximum. Cela coïncide de manière inattendue avec les calculs quantiques, confirmant la justesse du modèle standard. Le plus surprenant, c'est qu'un tel noyau ne reste pas simplement au repos : il culbute constamment, tournant autour de plusieurs axes, tel une toupie désordonnée. Cette rotation engendre un motif d'émission particulier, désormais observable dans les expériences.
Ainsi, le collisionneur se transforme en une sorte de spectroscope, permettant de plonger au cœur de l'atome. L'augmentation du désordre (entropie) lors des collisions est inévitable, mais c'est le prix à payer pour obtenir des informations uniques. L'idée remonte à Ernest Rutherford et à ses successeurs Enrico Fermi et Hans Bethe.
Les noyaux triaxiaux, telles des toupies quantiques, culbutent dans l'espace en tournant autour de plusieurs axes à la fois. Cela crée un motif complexe dans leur rayonnement.