Les neutrons pourraient avoir des états excités inconnus. Des scientifiques révèlent que cela pourrait expliquer leur durée de vie variable. Une question encore non résolue qui intrigue le monde de la physique.
Les neutrons, éléments clés de la matière, se désintègrent en moyenne après quinze minutes. Pourtant, les physiciens constatent des durées de vie différentes selon le mode de mesure.
Le neutron est une particule fondamentale qui se trouve dans le noyau des atomes, aux côtés des protons. Contrairement aux protons, il ne possède aucune charge électrique, ce qui lui permet de jouer un rôle de stabilisateur en aidant à maintenir les protons ensemble malgré leur tendance naturelle à se repousser. Essentiel pour la stabilité de la matière, le neutron est stable à l'intérieur du noyau atomique mais devient instable s'il en sort, se désintégrant rapidement et libérant de l'énergie.
Un neutron "libre" se désintègre en électron, proton et antineutrino. Mais les résultats divergent: dans un faisceau, sa durée atteint environ 880 secondes, tandis que dans une "bouteille" magnétique, elle approche 887 secondes. Cette différence reste jusqu'alors inexpliquée.
L'Université technique de Vienne suggère une hypothèse audacieuse: des états excités du neutron pourraient expliquer ce phénomène. Ces états impliqueraient une énergie supplémentaire influençant leur stabilité.
Selon Benjamin Koch et Felix Hummel, certains neutrons se trouveraient dans des états excités dès leur libération, allongeant leur durée de vie. D'autres, dans leur état fondamental, se désintègreraient plus rapidement. Cette hypothèse pourrait enfin éclaircir les écarts de durée observés.
Afin de l'illustrer, on peut faire le parallèle avec une image simple: celle d'un bain moussant. Dans un bain, l'ajout d'énergie permet de créer de la mousse. Cette dernière se forme en surface sous forme de milliers de bulles de tailles variées. Au fil du temps, ces bulles éclatent une par une, faisant diminuer la quantité de mousse jusqu'à sa disparition complète.
De la même manière, les neutrons pourraient exister dans différents états, chacun ayant une durée de vie distincte. Certains "états excités" seraient comme des bulles qui persistent un peu plus longtemps, tandis que d'autres, plus instables, s'effondreraient rapidement comme les premières bulles à disparaître. Cette variabilité d'état expliquerait ainsi la différence observée dans la durée de vie des neutrons.
L'enjeu des futures recherches est de vérifier si ces états excités existent bien. Des expériences permettront d'observer la durée de vie de neutrons dans un éventuel état excité, qui semble varier de 5 millisecondes à 300 secondes.
Les chercheurs travaillent avec des équipes internationales pour valider ce modèle, notamment celles de l'Institut de physique atomique de Vienne. Cette collaboration pourrait chambouler notre compréhension des particules subatomiques.