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Dossier | Recherche fondamentale | Les faces cachées du noyau

Les extraterrestres nucléaires (1/7)

Durées de vie, formes, comportements… La compréhension des noyaux exotiques est indispensable à celle de la matière et de notre univers.

Mis à jour en septembre 2006


La recherche en physique
nucléaire nécessite de grands
outils et différentes compétences : celles des théoriciens,
des expérimentateurs
et des techniciens.
© Ganil.
Les noyaux exotiques, ces petits bouts d’atomes qui n’existent pas sur Terre à l’état naturel, mais abondent dans le cosmos, seraient-ils l’avenir de la physique nucléaire ? Bon nombre de scientifiques semblent le penser. Leur importance est telle qu’en janvier 1999, l’Organisation de coopération et de développement économique préconisait la construction, en Amérique, en Europe et en Asie, d'installations capables de les produire en grandes quantités. Un avis partagé quelques mois plus tard par le NuPECC. Ce comité d’experts en physique nucléaire de la Fondation européenne pour la science recommandait lui aussi le développement de ces machines sur le Vieux Continent. « Il existe un véritable consensus au niveau mondial, explique Dominique Goutte, directeur du Grand Accélérateur national d’ions lourds (Ganil), organisme mixte CEA-CNRS, à Caen. Les noyaux exotiques représentent un énorme enjeu pour la connaissance du monde qui nous entoure. ».
Trop gros ou pas assez, de formes et de comportements défiant les théories, d’une durée de vie parfois tellement courte que la notion même d’existence semble dépassée… les exotiques poussent dans leurs derniers retranchements les modèles nucléaires que les physiciens ont mis des dizaines d’années à élaborer. Les étudier, trouver des lois qui intègreront leurs propriétés insolites et ainsi mieux comprendre le fonctionnement du noyau, voilà ce à quoi aspirent les explorateurs de la matière. « Depuis l’avènement des faisceaux radioactifs [entièrement composés de noyaux exotiques, ndlr], notre perception du noyau est en continuelle évolution, souligne Nicolas Alamanos, directeur du Service de physique nucléaire du CEA, à Saclay. Dès lors, nos modèles ne cessent de s’affiner ! »


Les noyaux exotiques permettraient d’éclairer le monde
de l’infiniment petit… et de l’infiniment grand.





La nucléosynthèse
La nucléosynthèse
Même la matière a un passé. Les éléments qui la constituent sont, en effet, apparus à différentes étapes de l’histoire de l’univers.
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Au CEA, la compréhension du noyau atomique est une priorité. Gestion des déchets issus des réacteurs nucléaires, mise au point de la nouvelle génération de centrales, programme Simulation destiné à valider en laboratoire les engins militaires… les scientifiques du CEA ont besoin de données toujours plus fiables. « Dans leur majorité, celles-ci ont été obtenues par des mesures expérimentales, explique Claude Guet, du Département de physique théorique et appliquée du CEA, à Bruyères-le-Châtel. Or, tout ne peut pas être mesuré. C'est là qu'intervient la modélisation » [utilisation de calculs pour remplacer l'expérimentation, ndlr]. Ces modèles, qui dépeignent par le détail les réactions nucléaires, « seront d'autant mieux validés qu'ils seront capables de décrire les phénomènes observés chez les noyaux rares », explique-t-il.
Ces originaux de la physique nucléaire permettront ainsi d’éclairer le monde de l’infiniment petit... et de l’infiniment grand. Car, si les noyaux « exotiques » le sont peut-être pour l’homme, ils ne le sont pas pour l’univers. Ces espèces sont des têtes connues dans le cosmos. « Dans les étoiles, elles sont impliquées dans les différentes étapes de la nucléosynthèse » [c’est-à-dire la formation des éléments, ndlr (voir encadré ci-contre)], explique Dominique Goutte.
Véritables casse-tête pour les théoriciens, les noyaux exotiques le sont tout autant pour les expérimentateurs, qui doivent imaginer des protocoles et mettre au point des instruments pour les décortiquer. « Au cours de l’histoire, la physique nucléaire s’est toujours développée par de fructueux échanges entre théories et expériences », souligne Claude Guet. Et la quête des noyaux exotiques ne devrait pas le faire mentir. Dans ce domaine, la solidarité scientifique est un impératif et la mise au point de nouveaux instruments encore plus sensibles, un passage obligé.
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