Des chercheurs chinois ont annoncé la création de la forme la plus légère à ce jour d’un atome d’uranium. Celle-ci ne comporte que 122 neutrons, contre 146 neutrons pour plus de 99 % de l’uranium présent naturellement sur Terre, connu sous le nom d’uranium 238.
Des isotopes particulièrement difficiles à obtenir
Les isotopes d’un élément possèdent toujours le même nombre de protons (92 dans le cas de l’uranium) mais une quantité différente de neutrons. Par conséquent, ces atomes sont étiquetés en fonction du nombre total de protons et de neutrons que contient leur noyau. Possédant le plus petit nombre de ces particules (214), le nouvel isotope créé par Zhiyuan Zhang et ses collègues de l’Académie chinoises des sciences a été logiquement baptisé uranium 214.
Décrits dans la revue Physical Review Letters, ces travaux ont impliqué un processus fastidieux consistant à frapper des échantillons de tungstène à l’aide de puissants jets d’argon et de calcium jusqu’à ce que les atomes fusionnent. Une fois cette étape complétée, les atomes d’uranium 214 ont été extraits de l’échantillon à l’aide d’un dispositif magnétique connu sous le nom de séparateur.
« La production de tels atomes se révèle très compliquée, car chaque collision peut produire des résultats indésirables », explique Zhang. « Environ 1 018 particules sont entrées en collision avec la cible, mais seuls deux noyaux d’uranium 214 ont été produits et séparés avec succès. »
L’observation de la désintégration des noyaux a révélé que la demi-vie de l’uranium 214 (soit le temps nécessaire pour que la moitié d’un échantillon donné de particules se désintègre de façon radioactive) était d’environ 0,52 milliseconde. Des expériences similaires sur deux isotopes précédemment découverts, l’uranium 216 et l’uranium 218, ont de leur côté montré que leurs demi-vies étaient respectivement de 2,25 millisecondes et 0,65 milliseconde.
Une forte interaction proton-neutron
Il s’est également avéré que l’uranium 214 et l’uranium 216 subissaient une désintégration alpha, processus au cours duquel un atome perd deux protons et deux neutrons, avec une facilité inattendue par rapport aux autres isotopes de l’uranium. Ce qui suggère que les interactions entre les protons et les neutrons à l’intérieur de ces atomes sont plus puissantes que dans les autres.
« Notre découverte pourrait être la première preuve expérimentale que la forte interaction proton-neutron peut jouer un rôle important dans la désintégration alpha des [noyaux lourds] », conclut Zhang.
