Un électron qui traverse un noyau lourd se comporte comme une balle de tennis lancée à travers une palissade. Si les barreaux de la clôture sont espacés de manière irrégulière — tantôt serrés, tantôt espacés — la balle dévie différemment. Dans le noyau, les « barreaux » sont les protons et les neutrons, et l'électron perçoit la différence entre eux grâce à l'interaction faible — celle-là même qui est responsable de certaines formes de radioactivité.
C'est précisément ce phénomène — la violation de la symétrie miroir (parité) lors de la diffusion des électrons — que les collaborations CREX et PREX ont mesuré sur les noyaux de calcium-48 et de plomb-208. Mais pour extraire des données des informations sur le « manteau » de neutrons du noyau, des calculs extrêmement précis sont nécessaires. Les auteurs de l'étude les ont réalisés pour la première fois ab initio — c'est-à-dire à partir des premiers principes, en s'appuyant sur des forces nucléaires réalistes, sans paramètres d'ajustement. Et ils ont entièrement pris en compte la façon dont le champ électrique du noyau courbe la trajectoire de l'électron incident.
Le résultat a surpris : les calculs donnent une asymétrie légèrement plus faible pour le calcium et légèrement plus élevée pour le plomb que ce que voient les expériences. L'écart n'est pas dramatique — 1,9 sigma — mais il incite à revérifier à la fois les mesures et la théorie. Lorsque les auteurs ont recalculé le « manteau » de neutrons du plomb (la différence entre les rayons des nuages neutronique et protonique), ils ont obtenu 0,187 femtomètre — nettement moins que ce que PREX II avait annoncé. C'est important : l'épaisseur du manteau de neutrons est directement liée à la manière dont la matière se comprime dans les étoiles à neutrons.
Cette approche — « d'abord la théorie, puis la comparaison » — rappelle le travail d'un restaurateur qui restaure une ancienne fresque non pas à partir de photographies, mais en connaissant la composition chimique des peintures et la manière de l'artiste. Les calculs ab initio ne sont pas ajustés à la réponse, et leur écart avec l'expérience n'est donc pas une erreur mais un signal : il se peut que les forces nucléaires comportent des nuances que nous n'avons pas encore prises en compte.
L'interaction faible est la seule force qui distingue la gauche de la droite. Si l'on reflète l'expérience dans un miroir, le résultat de la diffusion des électrons change.
Dans le roman « Blindsight » de Peter Watts, les étoiles à neutrons abritent des formes de vie inimaginables — comprendre leur structure interne pourrait un jour nous indiquer où chercher de la matière exotique.