Des physiciens du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont récemment développé une méthode révolutionnaire permettant d'explorer la structure interne des atomes sans avoir recours à de grands accélérateurs de particules, ouvrant ainsi une nouvelle voie aux scientifiques pour révéler les mystères internes des atomes. L'équipe de recherche a combiné des atomes de radium radioactifs (radium) avec des atomes de fluor pour former des molécules de monofluor de radium, permettant aux électrons d'agir comme des « messagers » dans la structure atomique, entrant brièvement dans le noyau et ramenant des « informations » subtiles sur sa structure interne.
Les résultats ont été publiés dans la revue Science. Les chercheurs du MIT ont effectué des mesures de haute précision de l’énergie électronique interne des molécules de monofluor de radium chimiquement liées. Dans cet environnement de « collisionneur » de microparticules, les électrons sont confinés autour des atomes et peuvent occasionnellement se glisser dans le noyau et retourner en orbite, permettant aux scientifiques d'analyser l'intérieur du noyau avec une grande commodité.
L’équipe de recherche a découvert qu’il y avait un changement très faible mais significatif dans l’énergie de certains électrons, ce qui indique qu’ils sont entrés brièvement dans le noyau de l’atome de radium et ont interagi avec les protons et les neutrons à l’intérieur. Ce phénomène offre aux scientifiques un nouveau moyen de cartographier la « distribution magnétique » des noyaux atomiques. Chaque proton et neutron agit comme un petit aimant et la façon dont ils sont disposés affecte la distribution magnétique. L’équipe du MIT prévoit d’utiliser cette technologie pour cartographier en détail pour la première fois la disposition magnétique à l’intérieur du noyau du radium, ce qui devrait expliquer des mystères fondamentaux tels que la raison pour laquelle l’univers est dominé par la matière et ne possède presque pas d’antimatière.
L’équipe de recherche a également souligné que la forme nucléaire des atomes de radium radioactifs n’est pas une forme sphérique courante, mais plutôt une forme de poire. On pense que la structure asymétrique unique est capable d’amplifier considérablement l’effet de rupture de symétrie de base. La détection de cette violation de symétrie est une étape importante pour comprendre pourquoi la matière domine l’univers et pourquoi l’antimatière est sur le point de disparaître. Cette méthode est un « amplificateur de symétrie » sans précédent, capable de détecter les lois fondamentales de la structure nucléaire atomique avec une sensibilité élevée dans des conditions expérimentales de bureau.
Au cours de l'expérience, les chercheurs ont utilisé un système de vide et un laser pour effectuer des mesures précises sur les molécules de monofluor de radium refroidies et ont découvert que l'énergie des électrons était un millionième inférieure à celle attendue, ce qui prouvait directement que les électrons entraient et interagissaient avec l'intérieur du noyau. Cette technologie améliore non seulement la précision de la mesure des noyaux atomiques, mais jette également les bases de futures expériences de précision dans la préparation et la manipulation de la directionnalité des molécules.
L'équipe du MIT a déclaré qu'à mesure que les molécules refroidissent et contrôlent finement l'orientation du noyau en forme de poire, elles devraient dessiner une "carte de répartition des forces" plus précise au sein du noyau et explorer plus en détail s'il existe des violations non révélées des symétries fondamentales de la nature.
Le projet est soutenu par le ministère américain de l'Énergie et d'autres agences, et l'équipe collaborative comprend également des chercheurs d'institutions telles que l'expérience de spectroscopie d'ionisation par résonance colinéaire en Suisse.
Compilé à partir de /ScitechDaily