La découverte d’une nouvelle forme d’oxygène laisse les physiciens perplexes

Des chercheurs japonais ont observé un nouvel isotope de l’oxygène. Possédant un nombre record de neutrons, celui-ci se désintégre beaucoup plus rapidement que prévu, laissant entrevoir les limites de notre compréhension de l’une des quatre forces fondamentales de la nature.

L’oxygène-28

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, Yosuke Kondo, de l’Institut de technologie de Tokyo, et ses collègues ont bombardé une cible d’hydrogène liquide avec un faisceau d’atomes de fluor possédant chacun 20 neutrons et 9 protons. Ayant permis de les délester individuellement d’un proton, la collision les a transformés en oxygène-28, constituant l’isotope le plus lourd de cet élément jamais produit.

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En physique nucléaire, les nombres magiques (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126) correspondent à des quantités particulières de nucléons (protons comme neutrons), présentant une énergie de liaison plus forte et constituant par conséquent une « coquille » traditionnellement associée à une stabilité accrue du noyau atomique.

Omniprésent dans notre atmosphère, l’oxygène-16 (8 protons et 8 neutrons) est dit « doublement magique ». L’oxygène-28 présentant également une telle caractéristique, les scientifiques japonais s’attendaient à ce qu’il perdure.

De façon surprenante, l’équipe a constaté que celui-ci commençait à se désintégrer en oxygène-24, moins lourd, avec quelques neutrons égarés au bout d’une zeptoseconde (un trillionième de milliardième de seconde) seulement.

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D’importantes implications

« Une telle observation questionne notre compréhension de l’interaction la plus forte de la nature, la force nucléaire forte », commente Rituparna Kanungo, de l’université Saint Mary’s au Canada. « Nous savons qu’elle lie les quarks entre eux pour former les protons et les neutrons, mais son fonctionnement exact lorsqu’un grand nombre de particules est impliqué reste actuellement obscur. »

Selon Kanungo, de futures expériences sondant l’état énergétique du noyau pourraient permettre de percer les secrets de l’oxygène-28, et entrainer une importante révision des modèles théoriques actuels.