Le mendélévium ²⁵¹Md à 101 protons et 150 neutrons n'a que deux protons et deux neutrons de moins que le lawrencium (²⁵⁵Lr) mais le premier est un actinide, le second un « transactinide ».

Tous deux sont produits artificiellement sur Terre et n'ont qu'une durée de vie éphémère (4 minutes pour ²⁵¹Md). Ces noyaux ont un autre point commun : leur forme évoque un kiwi et ils « adorent » tourner sur eux-mêmes sitôt créés. C'est une aubaine car les physiciens peuvent alors mesurer leur moment d'inertie et préciser leur déformation (ou élongation).

Plus concrètement, ²⁵¹Md est produit par fusion en bombardant des noyaux accélérés de calcium 48 sur une cible de thallium 205. Un faisceau de 10¹⁰ noyaux de calcium par seconde produit typiquement deux noyaux de ²⁵¹Md par minute. Première difficulté : il faut procéder à un tri extrêmement sélectif ! Les noyaux tous neufs de ²⁵¹Md émettent des rayons gamma et des électrons qui accompagnent le ralentissement de leur rotation. Après une dizaine de jours d'acquisition portant sur plusieurs milliers d'événements, les physiciens peuvent « lire » sur le spectre gamma obtenu si le noyau est déformé et s'il a « tourné », et en déduire sa vitesse de rotation et son moment d'inertie.

Les chercheurs sont alors stupéfaits de constater que le spectre de rotation de ²⁵¹Md ressemble à s'y méprendre à celui de ²⁵⁵Lr. Comment expliquer que ces noyaux dissemblables soient « jumeaux » ?

Pour en savoir plus, ils décident de mesurer les électrons en même temps que les gamma. Deuxième difficulté expérimentale : le spectre des électrons, noyé dans le bruit, est très fragmenté et compte une multitude de « pics ». Seule l'Université de Jyväskylä en Finlande dispose aujourd'hui des moyens nécessaires à une telle expérience sur des noyaux très lourds comme ²⁵¹Md.

Nouvelle surprise : l'interprétation va à l'encontre de la « gémellité » de ²⁵¹Md et ⁵⁵Lr. Aucune explication intuitive ne leur permettant de comprendre cette anomalie, les physiciens sollicitent des théoriciens de l'Institut de physique des 2 infinis de Lyon. Ceux-ci utilisent « l'approximation du champ moyen », à savoir le potentiel créé par l'ensemble des 251 nucléons. Et là, miracle : ça marche !

Leurs calculs ne permettent cependant pas de reproduire parfaitement tous les détails de l'expérience. Le doute subsiste : la gémellité de ²⁵¹Md et ²⁵⁵Lr est-elle le fruit d'un hasard ou bien résulte-t-elle d'une propriété plus générale des noyaux très lourds ? Pour trancher, il faudrait pouvoir observer à l'avenir d'autres cas similaires, cette fois avec l'accélérateur Spiral2 et le Super-spectromètre séparateur S³, au Ganil, dont le démarrage est prévu en 2023.