Étudier la collision d’étoiles à neutrons pour comprendre la physique subatomique

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Des scientifiques de l’Université de Bath ont découvert, grâce à l'étude d'une collision d'étoiles à neutrons, une nouvelle méthode pour sonder leur structure interne. Leurs recherches ont permis de calculer l'énergie de symétrie, un paramètre jusqu'alors déterminé en laboratoire de physique nucléaire.

En 2017 était découverte pour la première fois une grâce à la détection d’ondes gravitationnelles et d'ondes électromagnétiques émises lors du phénomène. Presque quatre ans plus tard, une équipe d'astrophysiciens de l’Université de Bath a découvert qu’il était possible de mieux connaître la structure interne de ces étoiles en utilisant les données récupérées provenant d’une telle collision, grâce notamment au phénomène de résonance. Mais leurs investigations vont au-delà. De ces données, les scientifiques ont pu récupérer un paramètre essentiel en physique nucléaire, l’énergie de symétrie.

Un phénomène rare et difficilement observable

Les étoiles à neutrons résultent de l’implosion d’une étoile très massive, soit d'une masse supérieure à celle de 10 Soleils. Lorsque l’étoile a consommé tout son hydrogène pour le transformer en hélium par réaction thermonucléaire, elle s’effondre sur elle-même, expulsant les gaz des couches extérieures en une fabuleuse explosion très lumineuse et de courte durée. C'est le phénomène qu'on appelle Supernova. Une fois ce gaz expulsé, seule reste l’étoile à neutron, qui correspond au coeur contracté de l’étoile initiale.

C'est une petite étoile très dense, composée presque d’un seul type de particule, les neutrons, qui forment le noyau atomique avec les protons. Avec seulement quelques kilomètres de diamètre pour plus d'une masse solaire, sa densité est telle qu’elle n’est égalée nulle part ailleurs dans l'Univers. Pour donner une idée, c’est comme si toute la masse de la Terre était comprise dans une sphère de quelques centaines de mètres de diamètre, l’humanité toute entière ne prenant la place que d’une cuillère à café !

Le phénomène de résonance

Pour percer les secrets de sa structure interne, les scientifiques se sont appuyés sur le phénomène de résonance. La résonance se produit lorsqu’un objet subit une force qui possède la même fréquence que sa fréquence d’oscillation naturelle, qui provient de sa structure interne. L’objet se m[...]

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