Le laboratoire « Argonne National Laboratory » dépendant du Department of Energy (DoE) américain, a caractérisé des atomes d’Hélium 8, l’atome le plus dense en protons. Cette réalisation et les découvertes qui en découlent devraient permettre de confirmer ou d’infirmer des théories nucléaires, et de comprendre des mécanismes des étoiles à neutrons.
L’expérience, en partenariat avec le cyclotron du GANIL (Calvados), a permis de produire suffisamment d’atomes d’Hélium 8 (H8). L’originalité de la manipulation réside dans la façon de séparer les isotopes 8, qui sont les plus rares, des isotopes classiques et des isotopes 6. Pour parvenir à leurs fins, l’équipe de scientifiques a créé un « piège à atomes », une cavité magnéto-optique formée par 6 faisceaux lasers, utilisant une technique similaire, mais plus complexe et précise, à celle utilisée pour la définition de la structure de l’isotope d’Hélium 6 (H6). Une fois l’atome piégé, l’utilisation de spectroscopie laser à haute résolution centrée sur la fréquence de résonnance de l’atome, permet de l’exciter et de l’étudier durant son temps de stabilité : le H8 est radioactif et a une période de demi-vie d’un dixième de seconde. Le calcul très précis de cette fréquence est fondamental pour l’utilisation de cette technique, et a été fait en collaboration avec une équipe de l’université du Wisconsin.
Les résultats prouvent que la structure de l’isotope d’hélium 8 diffère sensiblement de celle de l’isotope 6. Les isotopes 6 et 8 comportent des neutrons qui forment un halo à quelques picomètres autour du cœur central des 4 nucléons. Les deux neutrons supplémentaires d’Hélium-6 s’arrangent de façon asymétrique d’un seul “côté” de l’atome, mais l’arrangement de l’atome H8 ne rétablit pas l’équilibre. Il présente un halo composés deux groupes de deux neutrons, qui ne sont pas diamétralement opposés mais forme un angle, un “coude” entre les deux groupes et le cœur. Ainsi, cette disposition est moins déséquilibrante que celle de l’Hélium-6 mais change tout de même la dynamique du noyau par rapport à la géométrie classique de l’Hélium.
