Dans le noyau atomique, les protons et les neutrons sont si densément tassés que des forces comparables à des ressorts tendus agissent entre eux. Certains ressorts se compriment et se détendent de manière identique dans toutes les directions — ce sont les forces centrales habituelles. D'autres, les forces tensorielles, se comportent plus subtilement : leur tension dépend de l'orientation relative des particules. Ce sont précisément ces ressorts « anguleux » qui ont donné du fil à retordre aux physiciens pendant des décennies — leur contribution est difficile à isoler parmi les autres interactions.
Les auteurs de l'étude ont trouvé un moyen élégant de mesurer la tension de ces ressorts. Ils ont pris des paires de noyaux miroirs — par exemple le nickel-54 et le fer-54, où le nombre de protons de l'un est égal au nombre de neutrons de l'autre. Ces noyaux sont presque identiques, mais la minuscule différence de leurs rayons de charge (de l'ordre du centième de femtomètre) révèle la contribution des forces tensorielles. Il s'est avéré que la différence des rayons est particulièrement sensible à la composante impaire de l'interaction tensorielle — celle qui change de signe lors de l'échange des particules. Cela a permis d'affiner les paramètres des modèles populaires SLy5 et SGII, sans recourir à des expériences complexes d'excitation nucléaire.
Désormais, en connaissant la tension des « ressorts impairs », les physiciens peuvent calculer plus précisément les propriétés de la matière nucléaire — de la stabilité des éléments lourds aux processus dans les étoiles à neutrons. Et la méthode des noyaux miroirs devient un outil universel : au lieu d'excitations complexes, il suffit de mesurer la taille statique du noyau jumeau.
Les noyaux miroirs sont rares : on en connaît moins de trois douzaines dans la nature. Mais ce sont précisément eux, comme de parfaits jumeaux de laboratoire, qui permettent d'isoler des effets masqués dans les noyaux ordinaires.