En dirigeant des impulsions laser sur des atomes, des chercheurs peuvent étudier la désintégration d’éléments radioactifs en quelques secondes. Cette méthode, décrite dans une nouvelle thèse de l’Université de Göteborg, révèle que les noyaux atomiques du neptunium et du fermium ont une forme de ballon de rugby.
Les actinides sont un groupe d’éléments situés au bas du tableau périodique. Ils ont une densité élevée, sont radioactifs, et plusieurs d’entre eux n’existent que quelques secondes avant de se désintégrer. Seuls quatre des quatorze éléments de ce groupe existent naturellement sur Terre. Les autres peuvent être produits dans un accélérateur, mais seulement en quantités infimes. L’uranium est l’actinide le plus connu, mais une nouvelle thèse de l’Université de Göteborg se concentre sur le neptunium et le fermium.
Difficiles à étudier
« Ces éléments sont difficiles à étudier car ils sont instables et n’existent qu’en quantités extrêmement faibles et pour de très courtes périodes. En même temps, ils pourraient nous être très utiles. C’est pourquoi il est important d’essayer d’en apprendre davantage sur les noyaux atomiques des actinides et leurs propriétés », souligne Mitzi Urquiza, doctorante au Département de physique de l’Université de Göteborg dans le cadre d’un programme de collaboration avec Hübner Photonics.
Pour y parvenir, un réseau financé par l’UE a rassemblé 15 chercheurs de diverses universités, instituts de recherche et partenaires industriels. Ils ont développé une nouvelle méthode d’analyse utilisant un laser pulsé, basé sur un oscillateur paramétrique optique (OPO). Cette technologie laser peut atteindre des longueurs d’onde et des couleurs que les systèmes laser conventionnels ont du mal à produire avec une intensité et une précision de longueur d’onde suffisantes.
Les impulsions laser sont dirigées vers les atomes, révélant de petits changements d’énergie dans les longueurs d’onde absorbées. Ces changements fournissent aux chercheurs des informations sur la taille et la forme des noyaux atomiques, ce qui est crucial pour comprendre leurs propriétés.
Des noyaux atomiques en forme de ballon de rugby
« Grâce à notre nouvelle méthode, j’ai pu produire la première description de haute qualité des noyaux atomiques du fermium et du neptunium. Leurs noyaux sont en forme de ballon de rugby. Les mesures ont dû être effectuées dans plusieurs installations différentes en Europe, chacune disposant d’équipements uniques nécessaires à l’étude », explique Mitzi Urquiza.
Les résultats de l’étude peuvent être utilisés pour affiner les modèles théoriques des atomes et des noyaux atomiques, facilitant l’identification de nouveaux éléments et isotopes possibles lors de futures expériences. Le neptunium fait partie du cycle du combustible nucléaire, et à long terme, une meilleure connaissance de cet élément pourrait contribuer aux progrès dans la réduction des déchets nucléaires, mais aussi dans la production de radio-isotopes utilisés en cancérologie.
Thèse : Optical Parametric Oscillators for Spectroscopy of Actinides
Source : Göteborg U.
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