Nous avons tous appris à l’école que les électrons sifflent autour des orbitales dans la coquille externe d’un atome, et, qu’au centre de l’espace vide se trouve un noyau de protons et de neutrons qui forme la plus grande partie de la masse de cet atome.

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Lié par la force forte, le nombre de ces protons et de ces neutrons détermine l’identité et la qualité de celui-ci.

Cependant, personne ne peut prétendre connaître le comportement des nucléons (ensemble de protons et des neutrons) à l’intérieur d’un atome. Pour résoudre ce mystère, deux théories concurrentes ont été développées par les physiciens. 

L’effet EMC

Depuis au moins les années 1940, les scientifiques savent que les nucléons se déplacent dans de petites orbitales étroites au sein du noyau, a déclaré à Live Science Gérald Miller, Physicien nucléaire à l’Université de Washington. Ceux-ci, confinés dans leurs mouvements, ont très peu d’énergie. Ils ne rebondissent pas beaucoup, retenus par la force puissante.

Il y a près de 36 ans, les physiciens de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) avaient fait une découverte assez inattendue.

En effet, Miller avait remarqué que les faisceaux d’électrons rebondissaient sur le fer différemment que sur les protons libres. 

Or il ne devrait pas y avoir de décalage si la taille des protons à l’intérieur de l’hydrogène correspondait à celle des protons à l’intérieur du fer.

Après quelques années de désarroi, les scientifiques en sont arrivés à l’éventualité selon laquelle les protons et les neutrons à l’intérieur des noyaux agissent comme s’ils étaient plus gros que lorsqu’ils sont à l’extérieur. Ce phénomène appelé « effet EMC » viole les théories existantes de la physique.

L’hypothèse du physicien nucléaire au MIT Or Hen vient, toutefois, nous dire ce qu’il en est. 

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Il affirme que les particules subatomiques qui composent les nucléons (quarks) interagissent fortement au sein d’un proton ou d’un neutron donné. Il explique qu’ils ne peuvent pas interagir beaucoup les uns avec les autres, dans différents protons et neutrons.

Le chercheur déclare que l’interaction quarks – quarks, étant beaucoup plus puissante que les interactions nucléons – nucléons, brise les murs séparant les quarks à l’intérieur des protons ou neutrons individuels.

Les quarks occupant le même espace, entraînent l’étirement et le flou des protons et leur agrandissement momentané, biaise la taille moyenne de toute la cohorte dans le noyau produisant l’effet EMC.

Varsha Y S/Wikimedia Commons

La QCD en opposition à l’EMC

Le professeur Ian Cloët, physicien nucléaire au Argonne National Laboratory dans l’Illinois, remet en cause la fiabilité des travaux du groupe de Hen et soutient que l’effet EMC ne peut être expliqué par le modèle traditionnel de physique nucléaire, mais plutôt par la QCD elle-même (système de règles régissant le comportement des quarks).

Cloët et Hen s’accordent à dire que les équations QCD décrivant tous les quarks dans un noyau sont si compliquées que même les superordinateurs modernes ne sauraient les résoudre. 

Cloët estime, néanmoins, qu’en travaillant avec QCD, on apporterait des explications autres que celles offertes par l’effet EMC. Il pense à un modèle différent pour parer à cet obstacle.

Pour sa part, Miller trouve que malgré le bien fondé du champ moyen, le poids des preuves expérimentales semble donner à Hen plus de crédibilité.

Quel que soit le résultat, cela ne peut être que bénéfique pour les futures recherches.


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