Les étoiles à neutrons sont plus grosses qu’on ne le pensait

Nathalie Mayer, Journaliste
·2 min de lecture

Dans chaque atome, il y a des protons et des électrons. Et presque dans chaque atome, il y a aussi des neutrons. Avec les protons, ils constituent le noyau de ces atomes. Selon la théorie, les noyaux des atomes légers se composent généralement d’un mélange presque égal de protons et de neutrons. Mais lorsque les noyaux grossissent, ils ont besoin de plus de neutrons pour rester stables. Des neutrons qui semblent s’arranger dans une couche superficielle. Une sorte de peau entourant le noyau.

C’est justement l’épaisseur de cette peau neutronique que des chercheurs du Jefferson Lab (États-Unis) sont aujourd’hui parvenus à mesurer sur le noyau d’un atome de plomb. Et surprise ! Elle est deux fois plus épaisse que ce que les physiciens ne le pensaient. La belle affaire me direz-vous. Mais détrompez-vous, parce que cette mesure pourrait remettre en question quelques théories. Celle qui définit la taille des étoiles à neutrons, par exemple.

La durée de vie du neutron hors du noyau est de 15 minutes

Mais revenons-en au début de cette aventure. Une expérience baptisée Prex, pour Lead (Pb) Radius Experiment. Comprenez Expérience sur le rayon du plomb. Le plomb 208 (208Pb), le plus commun des isotopes de l’élément. Son noyau compte 82 protons et tout de même 126 neutrons. Et les physiciens ont bombardé d’électrons un feuillet mince de ce plomb.

Rappelons que les électrons interagissent avec les protons — chargés électriquement comme eux — par le biais de l’interaction électromagnétique. Ils interagissent aussi avec les neutrons. Mais comme ces derniers ne sont pas chargés électriquement, c’est par l’intermédiaire de celle que l’on nomme la force faible que l’interaction se fait. Contrairement à la force électromagnétique, cette dernière dépend de la direction du spin des électrons.

C’est sur cette propriété que les physiciens du Jefferson Lab ont joué. Ils ont mesuré la façon dont les électrons se diffusaient différemment en fonction de la direction de leur spin. Le tout en...

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