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Pour connaître la taille du nuage de protons dans un noyau atomique, les physiciens font entrer en collision un noyau instable avec une cible et observent combien de protons il perd. Plus le noyau projectile est gros, plus il heurte fréquemment les noyaux de la cible et perd des particules. Mais lorsque la cible est légère, comme le carbone, les calculs nécessitent un coefficient de correction, sinon la taille est surestimée.

Dans cette nouvelle étude, les pertes de protons ont été mesurées pour 18 noyaux de la couche p (du bore au néon) sur des cibles d'hydrogène, de carbone, d'argent et de plomb, à une énergie d'environ 240 MeV par nucléon. Il s'avère que le coefficient de correction diminue progressivement avec l'augmentation de la masse de la cible et devient égal à un pour le plomb. Autrement dit, avec une cible de plomb, aucune correction n'est nécessaire : la taille mesurée correspond directement à la taille réelle.

Cette approche ouvre la voie à une mesure précise des rayons protoniques des noyaux à vie courte, qui ne vivent que quelques millisecondes. Auparavant, il fallait introduire des coefficients empiriques pour ces noyaux, mais désormais on peut s'en passer, simplement en choisissant une cible lourde. Cela est important pour comprendre la structure des noyaux à la limite de stabilité et pour calculer les processus dans les étoiles, où ces noyaux naissent et meurent.

Résumé original

tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2608.14957v1

We found that a heavy target such as Pb is most suitable for determining the proton distribution radii of unstable nuclei through charge-changing cross-section ($$\sigma_\text{cc}$$) measurements. As a heavy ion probe, low-$$Z$$ targets are routinely used to determine nucleon distribution radii of unstable isotopes. This approach has recently been extended to study proton distribution radii from $$\sigma_\text{cc}$$ measurements. However, empirical scaling factors have to be introduced to apply the Glauber models. In the present work, we systematically investigated the scaling factor using 39 new $$\sigma_\text{cc}$$ data of 18 $$p$$-shell nuclei on hydrogen, carbon, silver, and lead targets at around 240 MeV/nucleon. Together with the existing data, we reveal a universal dependence of the scaling factor on both the masses of target nuclei and the separation energies of projectile nuclei. The scaling factors decrease with increasing target-nucleus mass and converge to 1 for the highest-$$Z$$ target, making the scaling unnecessary. We conclude that instead of a low-$$Z$$ target, employing a heavy target such as Pb in $$\sigma_\text{cc}$$ measurements is the best option to determine the proton distribution radii of unstable nuclei.