Une nouvelle expérience mesure la peau de neutrons dans le calcium


Une nouvelle expérience mesure la peau de neutrons dans le calcium

Jefferson Lab Hall A dispose de deux spectromètres haute résolution. Crédit photo : Jefferson Lab par DOE

nouvelle mesure de haute précision de la peau des neutrons dans le -48 doublement magique pourrait aider à faire la lumière sur les interactions proton-neutron à l’intérieur des noyaux. Il s’agit de la première mesure électrofaible très robuste de la peau des neutrons dans un cœur de poids moyen. Les résultats de cette nouvelle mesure, qui a été réalisée dans le cadre de la collaboration 48Ca Radius EXperiment (CREX) dans le Thomas Jefferson National Accelerator Facility du DOE, seront présentés lors de la réunion d’automne 2021 de la division APS de physique nucléaire.

« Nous étudions un noyau particulier riche en neutrons appelé calcium-48. C’est un isotope spécial du calcium avec un excès de neutrons. Le noyau est composé de protons et de neutrons, et le calcium-48 a plus de neutrons que de protons. Nous’ re » essayer de comprendre comment ils se trouvent dans ce noyau dense « , explique Caryn Palatchi, chercheur à l’Université de Virginie qui présentera les résultats.

Dans le noyau stable le plus massif mesuré, le plomb-208, il a été récemment confirmé qu’un nombre relativement égal de protons et de neutrons s’accumulent dans le noyau tandis que les neutrons supplémentaires sont marginalisés. Les physiciens nucléaires testent maintenant si cela s’applique également au noyau de calcium 48 encore densément peuplé mais beaucoup moins massif et stable.

« Cet isotope particulier a un excès de neutrons et une élevée. On pense que les neutrons peuvent se propager et s’étendre plus loin que les protons pour former cette peau, une peau de neutrons qui entoure le noyau de calcium. Nous essayons de mesurer cette peau et à quel point il est épais « , dit Palatchi.

Il a été découvert que la peau de neutrons du plomb-208 est plus épaisse qu’on ne le pensait auparavant, ce qui affecte non seulement la structure des noyaux mais aussi les étoiles à neutrons. Cette nouvelle mesure de la peau des neutrons dans le calcium-48 aura également de nouvelles implications pour la compréhension de la physique nucléaire des noyaux.

« Le noyau de calcium plus petit a moins de protons et de neutrons et est à peu près réalisable pour certains calculs basés sur des principes de base, ou Depuis le début Calculs. Entre les deux mesures différentes, nous pouvons les comparer avec des modèles qui Depuis le début Calculs d’interactions nucléon-nucléon et modèles pour un noyau uniformément dense,  » explique Palatchi. On peut donc parler de ce paysage, qui décrit la matière à haute densité, entre les deux expériences. « 

L’expérience a été réalisée dans l’installation d’accélérateur de faisceau d’électrons continu, une installation d’utilisateurs scientifiques du DOE. Les données ont été enregistrées de décembre 2019 à mars 2020 et de juillet à septembre 2020. Dans l’expérience, un faisceau d’électrons à haute énergie a été dirigé vers un disque de couleur argent de calcium-48 pur en forme de rondelle de hockey – de la taille d’un demi-dollar et d’un demi-pouce d’épaisseur.

Une nouvelle expérience mesure la peau de neutrons dans le calcium

Jefferson Lab Hall A dispose de deux spectromètres haute résolution. Crédit photo : Jefferson Lab par DOE

Les électrons de haute énergie interagissent avec les protons et les neutrons dans les noyaux de calcium via la électrofaible. Alors que les interactions via la électromagnétique de la force électrofaible préservent la parité, les interactions via la composante de force faible violent la parité.

« La parité est une symétrie miroir. Cela fait référence au fait que si vous modifiiez l’interaction de droite à gauche et de haut en bas, le même résultat se produirait », explique Palatchi. « Une violation de parité signifie qu’il y a une interaction selon laquelle si vous en prenez une image miroir, ce ne sera pas la même; l’image miroir n’est pas la même. »

Cette caractéristique de violation de parité permet aux physiciens nucléaires d’étudier les interactions des électrons avec les neutrons à l’intérieur du noyau de calcium 48.

« La violation de la parité est une signature de la force faible, et les neutrons ont une charge faible. Nous examinons donc vraiment les neutrons. Nous utilisons la force faible pour les examiner », explique Palatchi.

Le résultat final fournira des informations sur le facteur de forme du calcium-48, sa peau de neutrons et son rayon de neutrons. Les conditions de test similaires permettent également des comparaisons entre les noyaux de calcium-48 et de plomb-208.

« Nous nous attendons à établir une référence avec cette mesure. La peau de neutrons dans le plomb était épaisse par rapport à nos attentes, nous nous attendons donc à la même chose avec le calcium », explique Robert Michaels, chercheur au Jefferson Lab, qui discute également des résultats plus en détail. « En tout cas, nous nous attendons à ce que ce résultat nous dise quelque chose de nouveau sur la structure des noyaux denses. »

La première présentation publique du résultat de l’expérience 48Ca Radius (CREX) sera donnée par Caryn Palatchi, chercheur à l’Université de Virginie. Elle présentera les premiers résultats du CREX lors de la conférence d’automne 2021 de l’APS Division of Nuclear Physics. Robert Michaels, chercheur au Jefferson Lab, présentera également les résultats avec d’autres discussions. La rencontre se déroulera virtuellement du 11 au 14 octobre.


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Plus d’information:
L’équipe répondra aux questions lors d’un point de presse virtuel en direct le 12 octobre à 10 h 00 HAE.

Fourni par l’American Physical Society

Citation: Une nouvelle expérience mesure la peau de neutrons dans le calcium (2021, 12 octobre), consultée le 13 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-neutron-skin-calcium.html

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