Les indices magnétiques contenus dans les noyaux atomiques permettent d'expliquer la formation des éléments dans les étoiles.

Les scientifiques ont découvert de nouvelles informations sur la façon dont les éléments se forment dans les étoiles grâce à la découverte de transitions magnétiques au sein des noyaux atomiques. Une équipe dirigée par le Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) a identifié la source d'un excédent inhabituel de rayons gamma à basse énergie émis par le noyau du zinc-70.

La recherche a impliqué une large collaboration internationale, réunissant des experts de 25 institutions à travers les États-Unis, le Canada, l'Italie, l'Allemagne, la Norvège et la Corée du Sud. Des scientifiques des principaux laboratoires nationaux, y compris le laboratoire national Lawrence Livermore, le laboratoire national Los Alamos, le laboratoire national Lawrence Berkeley et le laboratoire national du Pacifique Nord-Ouest, ont contribué à l'étude. Le travail souligne la synergie croissante entre la recherche fondamentale et les applications pratiques, en particulier dans les domaines liés à la sécurité nationale et à la production d'énergie.

Ces émissions sont étudiées à l'aide du concept de la fonction de force des rayons gamma, qui décrit la probabilité d'émission de rayons gamma à des énergies spécifiques. Pendant des années, les physiciens ont remarqué une anomalie connue sous le nom d'amélioration de basse énergie (LEE), une augmentation inattendue des rayons gamma de basse énergie émis par certains noyaux. Malgré des recherches approfondies, le mécanisme exact de ce phénomène est resté flou. La dernière étude démontre que le LEE est principalement entraîné par des transitions magnétiques plutôt que par des transitions électriques. Les transitions magnétiques impliquent des changements dans l'orientation des protons et des neutrons à l'intérieur du noyau, libérant des rayons gamma en conséquence.

Cette découverte remet en question les hypothèses précédentes et suggère que les interactions magnétiques jouent un rôle plus important dans le comportement nucléaire que ce que l'on pensait auparavant. Les résultats fournissent un lien plus clair entre les données expérimentales et les modèles théoriques, offrant un cadre solide pour les études futures.

La modélisation précise de ces processus est cruciale pour comprendre les cycles de vie des étoiles et la distribution des éléments chimiques dans l'univers. Cependant, la mesure des LEE présente des défis techniques considérables. Les signaux sont faibles et facilement obscurcis par des interférences de fond, nécessitant une instrumentation avancée et des techniques analytiques raffinées. Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont travaillé sans relâche pour affiner leur capacité à détecter et interpréter ces phénomènes subtils. La percée décrite dans la récente étude a été rendue possible par le développement de nouveaux outils expérimentaux et de méthodes d'analyse de données innovantes, marquant un moment charnière dans le domaine.

L'auteur principal de l'étude, Eleanor Ronning, a souligné l'importance de la découverte. En tant qu'ancienne étudiante diplômée du FRIB et chercheuse postdoctorale actuelle à l'Institut national de physique nucléaire de Padoue, en Italie, elle a noté que le LEE avait initialement surpris la communauté scientifique. "C'était un choc pour la communauté quand il a été observé pour la première fois", a-t-elle expliqué.

"Nous disposons maintenant d'une explication cohérente qui relie les observations expérimentales à la théorie", a-t-elle déclaré.Cet alignement renforce les bases d'une exploration plus approfondie de l'interaction complexe entre la structure nucléaire et les processus astrophysiques.