Les scientifiques ont découvert des indices sur un nouveau monde d’éléments au-delà du tableau périodique. Une nouvelle étude révèle que les étoiles anciennes pourraient avoir produit des éléments extrêmement lourds inconnus de la science. La riche diversité des éléments de l’univers actuel est due aux étoiles. Ces usines cosmiques prélèvent des éléments de leur environnement et les fusionnent pour créer de nouveaux éléments. Lorsque les étoiles finissent par mourir, elles répandent les fruits de leur travail dans tout l'univers. Cela donne à la prochaine génération d’étoiles un point de départ plus avancé, leur permettant de produire des éléments plus nombreux et plus lourds.
Mais quelles sont les limites de ce procédé, et quel peut être le poids d'un élément ? Ces questions sont au centre de nouvelles recherches menées par des scientifiques de la North Carolina State University.
Le poids des éléments est déterminé par leur masse atomique, qui est définie comme le nombre de protons et de neutrons dans le noyau d'un seul atome de l'élément. L’élément naturel le plus lourd est l’uranium, avec une masse atomique de 238.
Les éléments les plus lourds sont créés par ce qu'on appelle le « processus r », qui ne peut se produire que dans les environnements extrêmes des étoiles à neutrons. Essentiellement, les noyaux atomiques flottant dans une étoile sont inondés de neutrons en une fraction de seconde, et certains de ces neutrons sont ensuite convertis en protons. Cela crée des atomes d'éléments lourds comme le platine ou l'uranium.
"Si vous souhaitez rendre des éléments plus lourds que le plomb et le bismuth, alors le processus R est nécessaire. De nombreux neutrons doivent être ajoutés rapidement, mais le problème est que cela nécessite beaucoup d'énergie et de neutrons. Et le meilleur endroit pour trouver les deux est lorsqu'une étoile à neutrons naît ou meurt, ou lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision et créent les ingrédients originaux pour ce processus. "
L’équipe a étudié la composition de 42 étoiles bien étudiées de la Voie Lactée, connues pour contenir des éléments lourds formés dans les premières étoiles. Plutôt que d’étudier chaque étoile individuellement, les chercheurs ont étudié collectivement l’abondance des éléments dans des populations stellaires entières et ont découvert des modèles jusqu’alors ignorés.
Les chercheurs ont découvert que certains éléments, dont le ruthénium, le rhodium, le palladium et l'argent, étaient abondants dans ces étoiles, mais que les éléments immédiatement à côté d'eux dans le tableau périodique n'avaient pas la même corrélation. L’équipe affirme que cela prouve que ces éléments ont été formés par la désintégration d’éléments plus lourds. Les chercheurs ont travaillé à rebours et ont calculé que la masse atomique de l’élément lourd de départ était d’au moins 260 u.
"Le nombre 260 est intéressant car nous n'avons jamais détecté quoi que ce soit d'aussi lourd naturellement dans l'espace ou sur Terre auparavant, même lors d'essais d'armes nucléaires", a déclaré Rodler. "Mais les voir dans l'espace nous donne des indications sur la manière dont nous envisageons les modèles et la fission - et peut nous donner un aperçu de la façon dont se forme la riche diversité des éléments."
Les scientifiques ont longtemps cru qu’il pourrait y avoir davantage d’éléments en dehors du tableau périodique, mais leurs masses atomiques les rendent instables, de sorte qu’ils se désintègrent rapidement en éléments plus légers. Bien sûr, cela rend également leur recherche et leur étude extrêmement délicates : l'élément le plus lourd connu, Oganesson, a une masse atomique de 294u, et seuls cinq atomes de cet élément ont jamais été produits en laboratoire.
La recherche a été publiée dans la revue Science.