La compression de noyaux stables que l’on trouve sur Terre nous a déjà apporté de précieuses informations sur les propriétés mécaniques de la matière dense qui les constitue : la matière nucléaire. Depuis plusieurs dizaines d’années les physiciens savent comprimer ces noyaux stables en utilisant des collisions avec des noyaux légers. Cependant il n’était pas possible jusqu’à présent de comprimer les noyaux instables, car ceux-ci se présentent sous forme de faisceaux produits par un accélérateur. Les informations sur la compression du noyau restaient en quelque sorte captives de la cible en raison de la faible énergie du produit de réaction d’intérêt. L’idée de l’expérience réalisée au Ganil fut d’utiliser Maya, cible gazeuse unique au monde qui sert également de détecteur. Grâce à ce dispositif, les compressions des noyaux exotiques sont directement mesurables.

L’expérience, réalisée au GANIL grâce à la cible gazeuse Maya, a permis de réaliser pour la première fois la compression d’un noyau instable, le Nickel 56. Deux modes d’excitations ont été mis en évidence dans des noyaux instables :
•    les noyaux excités se mettent à « respirer » selon un mode de compression-dilatation : la résonance géante monopolaire.
•    le noyau vibre en passant de la forme d’un cigare à celle d’une soucoupe.

Cette percée ouvre la voie à la compression de plusieurs centaines de noyaux exotiques, qui restaient inaccessibles en raison de leur instabilité[3]. La compression de nombreux noyaux pourra ainsi être mesurée, en associant ce système de détection à de futures usines de production de noyaux exotiques[4]. Ainsi les noyaux riches en neutrons permettront d’accéder à la compressibilité de la matière nucléaire riche en neutrons, et de comprendre comment certaines étoiles se compriment avant d’exploser. De même les étoiles à neutrons, objets si denses que l’attraction gravitationnelle comprime les noyaux les uns contre les autres, pourront être mieux comprises.

Référence : “First Measurement of the Giant Monopole and Quadrupole Resonances in a Short-Lived Nucleus: 56Ni”, C. Monrozeau, E. Khan, Y. Blumenfeld, C. E. Demonchy, W. Mittig, P.Roussel-Chomaz, D. Beaumel, M. Caamaño, D. Cortina-Gil, J. P. Ebran, N. Frascaria, U. Garg, M. Gelin, A. Gillibert, D. Gupta, N. Keeley, F. Maréchal, A. Obertelli, and J-A. Scarpaci, Physical Revue Letter, 1er février 2008. (http://link.aps.org/abstract/PRL/v100/e042501)


[1] : L'institut de Physique Nucléaire est une unité mixte CNRS/IN2P3/Université Paris Sud
[2] : Le Ganil est une grande infrastructure européenne commune au CEA et au CNRS située à Caen en Basse-Normandie. Depuis le début des années 80, les avancées scientifiques et techniques ont fait du Ganil l’un des quatre plus grands centres internationaux étudiant le noyau atomique, avec le GSI en Allemagne, MSU aux Etats-Unis et RIKEN au Japon
[3] : De tous les modes d’excitations du noyau, la résonance géante monopolaire est l’un des états excités le plus recherché par la communauté scientifique de la physique nucléaire.
[4] : De futurs « usines » à noyaux exotiques sont en cours de construction comme le projet Spiral2 au GANIL, FAIR à GSI ou RIBF à Riken.

Voir aussi :

• Le site Internet du GANIL
• Le dossier "Les accélérateurs de particules" (Aout 2006)
• Notre dossier "Les faces cachées du noyau"