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La recherche au GANIL



Que peut-on apprendre du noyau atomique ?

Depuis le début du 20ème siècle et la découverte du noyau atomique par E. Rutherford, les physiciens cherchent à comprendre la structure du noyau atomique. La stabilité ou l’instabilité des noyaux dépend de la répartition entre protons et neutrons. On sait depuis les années 1940 que certains noyaux possèdent une plus grande stabilité énergétique pour des valeurs particulières (2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126) de protons et/ou de neutrons: on parle alors de nombres « magiques ». Pour expliquer cela, des modèles théoriques ont été développés en prenant en compte les interactions entre les nucléons. Certains supposent une répartition des nucléons sur des niveaux énergétiques bien distincts (modèle en couche) analogue à celle des électrons dans l’atome. Les noyaux « magiques » sont analogues aux gaz rares pour les atomes.

Depuis les années 1930, les constants progrès technologiques et instrumentaux ont permis de découvrir plus de 2000 noyaux artificiels et d’étudier leurs propriétés (masse, demi-vie, états d’énergie…). Cependant, il reste encore à l’heure actuelle au moins encore autant de noyaux à découvrir pour comprendre où se situe la limite de leur stabilité.

Carte des noyaux
Les nucléides connus aujourd'hui, colorés en fonction de l'année de découverte. Les noyaux instables sont situés de part et d'autre de la ligne de stabilité ainsi que dans son prolongement. Dans ce prolongement (à droite de la carte) on trouve les noyaux « transuraniens » plus lourds que l'uranium (92 protons).
NUCLEUS

Un exemple : mise en évidence de noyaux rares
Le Ganil permet de bombarder des atomes cibles par des ions accélérés. Lors de la violente collision qui en résulte, toute sortes de noyaux sont produits. Des détecteurs situés en aval de la collision sont utilisés pour identifier les noyaux produits dans la collision. Dans l'exemple ci dessous on mesure à la fois la perte d'énergie dans le détecteur du noyau et le temps de son parcours. On arrive ainsi à identifier quelques noyaux d'un isotope très rare du nickel, le nickel-48.

De la Recherche de pointe
Chaque point sur ce graphique correspond à un seul ion détecté. On identifie différentes sortes d’isotopes d'atomes. Le nickel 48 (48Ni) est un des atomes les plus rares de l’Univers.
GANIL

Exemple de la recherche sur les noyaux super-lourds
L'accélérateur permet en bombardant des noyaux lourds par d'autres noyaux de former des noyaux situés bien au delà du thorium sur la carte des noyaux. Ces noyaux super-lourds, qui ont une réelle existence, constituent un des thèmes de recherche auprès du GANIL.

Présentée par Droupix, un "youtuber".




Vidéo : DROUPIXIUM. Un chercheur qui découvre un nouvel atome peut lui donner son nom ! Quand Droupix l'apprend, il saute sur l'occasion de rentrer dans l'Histoire de la Science et plonge dans le monde de la physique. Et de son laboratoire clandestin (ici c'est SPIRAL2 au GANIL), il se retrouve 9 mètres sous Terre, au beau milieu de Caen et des fusions nucléaires, ... Va-t-il réussir son pari ?