Nouvelles connaissances sur le rôle de l’échange de nucléons dans la fusion nucléaire

Les réactions de fusion nucléaire à faible énergie peuvent potentiellement fournir de l’énergie propre. Dans les étoiles, les réactions de fusion à faible énergie au cours des étapes de combustion du carbone et de l’oxygène sont essentielles à l’évolution stellaire. Ces réactions offrent également des informations précieuses sur les processus exotiques qui se produisent dans la croûte interne des étoiles à neutrons à mesure qu’elles accumulent de la matière.

Cependant, les scientifiques ne comprennent pas pleinement la dynamique sous-jacente qui régit ces réactions. La clé pour débloquer le processus de fusion est de comprendre comment les nucléons se déplacent entre les deux noyaux en fusion. À mesure que les noyaux se rapprochent suffisamment pour que les forces nucléaires deviennent efficaces, les neutrons et les protons peuvent migrer d'un noyau à l'autre. Ce mouvement facilite potentiellement le processus de fusion.

Une étude récente a exploré l'influence de la composition des isospins sur les processus de fusion à basse énergie. Il s’agit d’une propriété nucléaire clé qui différencie les protons des neutrons. Les chercheurs ont utilisé des techniques informatiques et une modélisation théorique pour étudier la fusion de différents noyaux avec différentes configurations d'isospin. Les résultats montrent que la composition en isospines des noyaux dans une réaction de fusion joue un rôle crucial dans la compréhension de la réaction. L'article est publié dans la revue Examen physique C.

Dans cette étude, des chercheurs de l’Université Fisk et de l’Université Vanderbilt ont utilisé des techniques de modélisation informatique et théorique haute performance pour mener une étude détaillée à plusieurs corps sur la manière dont la dynamique de l’isospin influence la fusion nucléaire à basse énergie sur une série d’isotopes. L'étude a également examiné comment la forme des noyaux impliqués affecte cette dynamique. Dans les systèmes où les noyaux ne sont pas symétriques, la dynamique de l'isospin devient particulièrement importante, conduisant souvent à une barrière de fusion abaissée, en particulier dans les systèmes riches en neutrons. Ce phénomène peut être exploré grâce à des installations spécialisées dans la génération de faisceaux composés de noyaux exotiques et instables.

Les résultats fournissent des connaissances essentielles sur les processus nucléaires fondamentaux régissant ces réactions, qui ont de vastes implications dans des domaines tels que la physique nucléaire, l'astrophysique et, peut-être un jour, l'énergie basée sur la fusion.