Percée dans la recherche nucléaire : l'hélium-3 muonique révèle des secrets !

Percée dans la recherche nucléaire : l'hélium-3 muonique révèle des secrets !

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Randolf Pohl de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence a réalisé une avancée significative dans la mesure des propriétés fondamentales des noyaux atomiques. Lors d'expériences menées à l'Institut Paul Scherrer en Suisse, les scientifiques ont réussi à mesurer le rayon de charge de l'hélium-3 muonique avec une précision sans précédent. Les résultats de cette étude ont été publiés le 23 mai 2025 dans la célèbre revue Science rapports uni-mainz.de.

L'hélium-3 myoïque, composé de deux protons et d'un neutron, est très différent de l'hélium ordinaire car l'électron est remplacé par un muon. Ce muon est environ 200 fois plus lourd qu'un électron et permet des mesures plus précises de la structure nucléaire car sa masse importante augmente le chevauchement de la fonction d'onde avec le noyau. La valeur nouvellement déterminée pour le rayon de charge de l'hélium-3 muonique est de 1,97007 ± 0,00097 femtomètres, ce qui la rend quinze fois plus précise que les mesures précédentes, a indiqué arxiv.org.

Mesures précises et leur signification

La recherche pour déterminer le rayon de charge est d'une importance capitale car des valeurs précises des noyaux atomiques sont essentielles pour déterminer les constantes fondamentales de la nature et la recherche de nouveaux phénomènes physiques. Les résultats montrent un bon accord entre les mesures d'hélium-3 muonique et les résultats précédents obtenus sur l'hélium normal à Amsterdam. Les différences entre les rayons de charge de l’hélium-3 et de l’hélium-4 ont également été déterminées avec précision, ce qui indique la grande précision de la méthodologie.

L'équipe, composée des scientifiques Prof. Dr. Sonia Bacca, Prof. Dr. Marc Vanderhaeghen et Dr. Franziska Hagelstein, a démontré une étroite collaboration au sein du pôle d'excellence PRISMA+ en combinant calculs théoriques et données expérimentales. Les projets futurs incluent l’examen des noyaux atomiques, du lithium au néon, à l’aide de nouveaux types de détecteurs à rayons X pour obtenir des résultats encore plus précis.

Comparaison avec d'autres résultats de recherche

La nouvelle mesure du rayon de charge de l'hélium-3 s'inscrit dans le cadre d'une recherche active sur la structure des noyaux atomiques. La spectroscopie laser, en particulier, s'est révélée être un outil précieux, non seulement pour l'hydrogène, mais également pour le deutérium et d'autres isotopes de l'hélium. Cela s'applique également aux mesures du deutérium muonique et de l'hélium-4 muonique, dont les données sont actuellement analysées, telles que Rapports mpg.de.

La précision du nouveau rayon de charge de l’hélium-3 joue également un rôle important dans la notation de référence, ce qui est important pour les théories comportant peu de nucléons. En particulier, la combinaison de ces mesures avec des travaux antérieurs sur la structure de l’hélium-4 et d’autres noyaux légers sera cruciale pour affiner davantage les modèles physiques.