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Deux petits pas vers l'ilot des superlourds

20/02/2013

À Jyväskylä en Finlande, des physiciens de l’Irfu du CEA-Saclay ont réalisé en mars 2012 la première spectroscopie du noyau de l’élément superlourd mendélévium 251, doté de 101 protons, en combinant la détection des électrons et des gammas auprès du spectromètre Sage. La même équipe a réussi une autre première mondiale en effectuant la spectroscopie gamma du noyau superlourd rutherfordium 256 possédant 104 protons.

spectromètre Sage à Jyväskylä en Finlande
Avec 92 protons, l’uranium-238 est le plus lourd des noyaux stables connus. A priori, les noyaux comportant plus de 104 protons devraient fissionner instantanément, pourtant certains effets quantiques leur permettent de perdurer durant quelques instants. Ces superlourds n’ont probablement jamais été synthétisés dans la nature, c'est pourquoi leur étude permet d’explorer un état extrême de la matière dont on ne connaît ni les limites ni les propriétés. Cependant, les théories prédisent l’existence d’un groupe de noyaux, appelé un îlot de stabilité superlourd, dont le nombre de proton serait supérieure à 104 et qui aurait un temps de vie étonnamment élevés.
 
A l'issue de leur synthèse, les noyaux sont excités et émettent une série de rayonnements gamma ou d’électrons afin d'essayer de retrouver leur état fondamental. L'étude de ces rayonnements permet de connaître leur structure interne ou encore leur forme. Jusqu’à présent la spectroscopie gamma, plus aisée, demeurait la plus employée, mais en perdant une partie de l’information véhiculée par les électrons.
 
Avec le spectromètre Sage, le laboratoire de l’Université de Jyväskylä combine pour la première fois la détection de rayonnements gamma et d’électrons pour les noyaux les plus lourds. Début 2012, la première expérience a été réalisée sur le noyau Mendélévium 251 ont permis de révéler des états de ce noyau jusqu’alors inaccessibles à l'expérience. Une autre expérience a permis la première spectroscopie gamma d’un noyau possédant 104 protons : le Rutherfordium 256, le plus léger des noyaux superlourds.
 
En l’absence de données sur l'îlot superlourd, la spectroscopie de noyaux plus légers comme Mendélévium 251 ou Rutherfordium 256 apporte de précieuses informations qui permettent d’avancer plus sûrement dans la quête des extrêmes.
 

Pour en savoir plus :

Cette actualité sur le site de l'Irfu

L'actualité sur le fil de science du CEA

L'article dans Physical Review Letter au sujet du Rutherfordium 256