Une équipe internationale mesure les réactions neutroniques du niobium-94 et explique l'abondance anormale du molybdène-94 dans le système solaire

Une équipe internationale de physiciens a mené pour la première fois une étude exhaustive des interactions entre les neutrons et l'isotope niobium-94. Les résultats ont été publiés dans la revue Physical Review Letters. L'étude suggère que l'abondance élevée de molybdène-94 dans la matière primitive du système solaire peut s'expliquer par une série de processus de réactions nucléaires impliquant des neutrons au sein d'étoiles âgées, sans qu'il soit nécessaire d'invoquer des mécanismes de formation spéciaux jusqu'alors inconnus.

Ces travaux ont été dirigés par Alberto Mengoni, chercheur à l'Institut national de physique nucléaire italien. L'équipe de recherche a mené ses expériences à l'aide de l'installation n_TOF du CERN, en se concentrant sur le suivi des interactions entre les neutrons et les atomes de niobium-94. L'installation n_TOF est utilisée pour étudier la structure des noyaux atomiques et les mécanismes de formation des éléments lourds, permettant aux scientifiques de déterminer plus précisément les données des réactions nucléaires impliquant des neutrons.

Au cours de l'évolution stellaire, les éléments plus lourds que le fer se forment généralement dans des environnements tels que les grandes étoiles mourantes ou les fusions d'étoiles à neutrons. Leur voie fondamentale consiste en l'absorption successive de neutrons par les noyaux des éléments plus légers, suivie d'une série de réactions nucléaires. Les scientifiques ont ainsi pu estimer les rapports d'abondance de la plupart des éléments lourds et de leurs isotopes dans l'univers.

Cependant, en 2003, lors de l'analyse d'échantillons de la météorite primitive de Murchison, les chercheurs ont constaté que la teneur en molybdène-94 dans la matière primitive du système solaire était nettement supérieure aux résultats des calculs théoriques. Cette « anomalie du molybdène » a longtemps suscité des débats, la question clé étant de savoir si elle impliquait l'existence de processus physiques encore inconnus au sein des étoiles.

Cette expérience a fourni des données plus précises sur le comportement de capture neutronique du niobium-94. Le niobium-94 se désintègre pour former du molybdène-94, mais il peut également capturer un neutron et se transformer en niobium-95. Jusqu'à présent, la communauté scientifique disposait de connaissances limitées sur la fréquence de ce processus concurrent, ce qui rendait difficile l'évaluation précise de la quantité de molybdène-94 produite dans les étoiles âgées.

Les résultats expérimentaux montrent que le molybdène-94 peut effectivement être formé par la désintégration du niobium-94, et que la fréquence de ce processus est supérieure aux prédictions théoriques existantes. L'équipe de recherche en conclut que l'écart entre les valeurs mesurées et théoriques du molybdène-94 dans la matière primitive du système solaire peut être expliqué par les nouvelles données de réactions nucléaires, sans qu'il soit nécessaire de supposer des mécanismes physiques supplémentaires inconnus dans l'évolution chimique interne des étoiles.