Des chercheurs de l’Académie chinoise des sciences ont récemment fait une avancée remarquable dans le domaine de la physique nucléaire. Ils ont synthétisé un nouvel isotope, le plutonium 227, marquant ainsi une première mondiale pour les scientifiques chinois. Mais qu’est-ce que cela signifie et pourquoi est-ce important ?
Qu’est-ce qu’un isotope ?
Un isotope est une version différente d’un élément chimique qui possède le même nombre de protons dans son noyau, mais un nombre différent de neutrons. Cette variation peut alors entraîner des propriétés physiques et chimiques différentes, ce qui en fait un sujet de recherche important pour les scientifiques. Dans le cas du plutonium, cet élément est bien connu pour ses utilisations dans l’industrie nucléaire. Le plutonium 227 était cependant inconnu jusqu’à présent. Très pauvre en neutrons, il a été synthétisé pour la première fois par des chercheurs de l’Institut de physique moderne (IMP).
Pourquoi cette découverte est-elle importante ?
Les isotopes, notamment ceux d’éléments lourds comme le plutonium, sont souvent étudiés pour comprendre comment la matière se comporte au niveau atomique. Une des questions essentielles concerne les couches de protons et de neutrons dans le noyau atomique. Un peu comme les orbites des planètes autour du soleil, elles se ferment en effet à certains moments, ce qui confère une stabilité particulière aux atomes. Les scientifiques parlent alors de nombres magiques : des chiffres précis de protons ou de neutrons qui rendent l’élément plus stable lorsqu’ils sont atteints.
Dans des études antérieures, les chercheurs avaient remarqué un affaiblissement de la fermeture de la couche de neutrons 126, jusqu’à l’élément uranium. La question se posait donc : cet affaiblissement continuerait-il dans les éléments plus lourds comme le plutonium ? C’est ce que les chercheurs ont tenté de comprendre avec cette découverte.
Comment le plutonium 227 a-t-il été découvert ?
Pour arriver à cette découverte, l’équipe de recherche a utilisé une méthode appelée réaction de fusion-évaporation. Cette technique consiste à fusionner deux noyaux atomiques pour ainsi créer un nouvel isotope.
Une fois l’isotope obtenu, les chercheurs ont observé ses caractéristiques, notamment son énergie de désintégration et sa demi-vie (la durée pendant laquelle la moitié des atomes se désintègrent). Le plutonium 227 a une demi-vie très courte, environ 0,78 seconde, et libère une énergie de désintégration de 8 191 keV. Ces mesures ont permis de confirmer que cet isotope correspond bien aux autres isotopes connus du plutonium.
Quelles sont les prochaines étapes ?
La découverte du plutonium 227 n’est qu’une étape dans une exploration plus large des isotopes transuraniens (des éléments situés après l’uranium dans le tableau périodique). Les chercheurs souhaitent désormais poursuivre leur travail en étudiant des isotopes encore plus légers de plutonium comme le plutonium 221 à 226 afin de mieux comprendre la fermeture de la couche de neutrons 126. Cela pourrait permettre de faire de nouvelles découvertes sur la stabilité des atomes et d’approfondir nos connaissances sur la structure de la matière.
