📰 Une expérience sur le magnésium 24 bouscule les modèles d’astrophysique stellaire

Une collaboration iThemba LABS – Cape Town, STELLA- IPHC Strasbourg et Université de York, vient de caractériser expérimentalement les différentes configurations ou “états cluster”, adoptés par les noyaux de magnésium lorsqu’ils sont exposés aux conditions dantesques du coeur des étoiles. Leurs résultats, publiés ce mois-ci dans Physical Review Letters, montrent que la réaction de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d’un corps de l’état solide vers l’état…) 12C-12C en 24Mg peut avoir une probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d’un…) beaucoup plus forte qu’attendue de se produire.

Le travail de la collaboration est parti de calculs théoriques (type AMD), qui prédisaient que les 24 nucléons d’un noyau de magnésium pouvaient, dans des conditions d’excitation “stellaires”, présenter des états cluster susceptibles de jouer un rôle clé dans les chaines de réaction nucléaires. Un premier état identifié, dans lequel le magnésium 24 se répartirait en deux lobes de 12 nucléons très semblables à 2 noyaux de carbone 12 (schémas (e) et (f) dans la figure ci-dessous), montrerait l’existence d’une voie privilégiée par laquelle le carbone 12 pourrait fusionner en magnésium 24. Le second, dans lequel le noyau se déforme en un noyau de néon (Le néon est un élément chimique, de symbole Ne et de numéro atomique 10.) 20 d’un côté et un petit lobe de 4 nucléons de l’autre, (schémas (c) et (d) de la figure), montrerait que cette configuration du magnésium aurait une tendance plus grande à se désintégrer en émettant une particule alpha.

Un accord remarquable avec les calculs théoriques

Ces modélisations ont été testées par la collaboration à l’occasion d’une expérience menée au laboratoire IThemba près de la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour…) du Cap en Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles,…) du sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), où un faisceau d’alphas de 200 MeV a été utilisé pour porter les noyaux de magnésium 24 d’une cible jusqu’à un état d’excitation comparable à celui attendu dans des conditions astrophysiques (étoiles massives, supernovae de type 1a, sursauts des systèmes X binaires). Le spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque…), l’énergie (Dans le sens commun l’énergie désigne tout ce qui permet d’effectuer un travail, fabriquer de la…) ainsi que la probabilité de désintégration des différents états cluster du 24Mg ont ainsi été obtenus par des mesures de coïncidence 24Mg(α, α’)24Mg utilisant le spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant de décomposer une quantité…) K600 et le dispositif CAKE de l’installation. Les états cluster identifiés à l’issue de l’expérience sont proches du seuil 12C-12C et dans un remarquable accord avec les calculs théoriques prédisant les états cluster C-C et cluster-α dans le 24Mg. Forte de ces résultats, la collaboration a pu démontrer que l’existence de ces états cluster peut changer les taux de réaction jusqu’à un ordre de grandeur comparé à ce qui était communément admis, avec à la clé d’énormes conséquences sur la modélisation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la…).

Lien vers la publication:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.102701

Pour en savoir plus:
L’article à sur la simulation des états cluster: “Cluster states and isoscalar monopole transitions of 24Mg” Y. Chiba and M. Kimura PRL (2015)