Le plomb au lieu du carbone : mesurer le noyau avec plus de précision express
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.
Le noyau de plomb contient 82 protons, et son rayon est environ 6 fois plus grand que celui du proton. Si le proton avait la taille d'un petit pois, le noyau de plomb serait comme un ballon de football.