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Nouvelles scientifiques

 

Paris, le 19 avril 2007

 

Comment libérer l’énergie d'un isomère nucléaire ?

 

Un noyau atomique peut dans certaines conditions stocker de l'énergie sur de relativement longues périodes grâce à des états excités de longue durée de vie, appelés isomères. De nouveaux développements, effectués auprès du faisceau Rex-Isolde au Cern, ont permis aux chercheurs d’une collaboration internationale, coordonnée par l’IN2P3/CNRS(1), de déclencher des décharges d'énergie contenue dans ces isomères grâce à un mécanisme sélectif d'excitation coulombienne. Cette méthode offre de nouvelles perspectives pour l’étude des isomères et de la nucléosynthèse stellaire.

 

Les chercheurs ont utilisé un faisceau pur de cuivre 68Cu dans un état isomérique, produit par la source Isolde, et d’une durée de vie de quatre minutes, qui a été accéléré dans Rex-Isolde avant de frapper une cible d'étain 120Sn, placée à l'intérieur du détecteur Miniball. Une fois excité, le nucléide de cuivre 68Cu a choisi un chemin de désintégration alternatif, en court-circuitant l'état isomérique de départ par une cascade gamma qui mène directement à l'état fondamental. Ceci réduit de façon considérable sa durée de vie normale à seulement 31 secondes et permet de libérer l'énergie d'excitation stockée dans l'isomère.

On a cherché pendant de nombreuses années des mécanismes permettant de déclencher des désintégrations isomériques, notamment dans le cas du hafnium, 178Hf, un exemple de ce que l'on appelle un K-isomère. L'exploitation des faisceaux radioactifs post-accélérés nous fournit aujourd'hui une solution élégante permettant d'étudier les isomères et les processus de relaxation stimulée d'énergie isomérique.

Cette nouvelle voie de désexcitation d'un isomère nucléaire à longue durée de vie pourrait également avoir des implications astrophysiques, du fait qu'elle modifie la population stellaire des états fondamentaux et isomériques, influençant la nucléosynthèse des éléments nucléaires lourds.

 

(1) Centre de spectrométrie nucléaire et de spectrométrie de masse – CSNSM (IN2P3/CNRS, Université Paris-Sud), Institut de physique nucléaire d’Orsay – IPNO (IN2P3/CNRS, Université Paris-Sud)

 

Pour en savoir plus

 

Contact chercheur

  • Georgi Georgiev, Tél : 01 69 15 45 24
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