Le silicium-25 ne vit que 219 millisecondes. Pendant ce temps, il émet une particule bêta, puis parfois un proton. Ce sont précisément ces protons, éjectés du noyau après la désintégration bêta, qui sont devenus l'étalon de calibrage pour le nouveau microscope que les physiciens ont assemblé à l'accélérateur FRIB.

Auparavant, les mesures précises des protons bêta-retardés se heurtaient à deux problèmes : les impuretés dans le faisceau et les cibles épaisses qui dégradaient la résolution en énergie. Désormais, un faisceau d'argon-36 est accéléré à 210 MeV par nucléon, frappe une cible de carbone, et le silicium-25 produit est séparé dans le séparateur magnétique ARIS. Ensuite, les ions sont ralentis dans le stoppeur à gaz cryogénique ACGS et implantés dans une feuille de carbone de 150 nanomètres d'épaisseur, plus fine que la paroi d'une bulle de savon.

Autour de la feuille se trouvent six télescopes au silicium et deux détecteurs au germanium. En quatre heures, ils ont collecté 780 000 protons. L'énergie de chaque proton a été reconstruite en tenant compte des pertes dans la feuille et dans les couches mortes des détecteurs, en utilisant les tables SRIM. On a ainsi obtenu un spectre avec une résolution d'environ 3 keV, ce qui équivaut à distinguer des cheveux individuels sur une tête humaine à un kilomètre de distance.

Les nouvelles données montrent que les transitions vers le premier état excité du magnésium-24 sont plus fréquentes que vers l'état fondamental. Les motifs d'interférence des raies protoniques ont fourni des spins et parités fiables pour les états de haute excitation de l'aluminium-25. Et la force bêta extraite jusqu'à une énergie de 10 MeV a nécessité un facteur de suppression de 0.75 au lieu de la valeur standard de 0.60. Cela signifie que la suppression de la force de Gamow-Teller dépend de l'éloignement du noyau par rapport à la ligne de stabilité.

La méthode est prête à travailler avec des noyaux plus exotiques, comme l'aluminium-22 et le phosphore-26, soupçonnés d'avoir un halo protonique. Le même étalon de calibrage qui a vérifié le nouveau microscope révélera désormais des détails que personne n'avait vus auparavant.