La force nucléaire qui lie entre eux les nucléons (protons et neutrons) compte de multiples composantes, difficiles à isoler et caractériser, tant sur le plan théorique qu'expérimental.

Un noyau particulier (l'étain, Sn) et ses isotopes sont particulièrement intéressants pour observer la compétition entre deux de ces composantes : l'appariement des nucléons et l'interaction « quadripolaire » caractérisant l'aptitude du noyau à se déformer spontanément. Le noyau ¹⁰⁰Sn à 50 protons et 50 neutrons, dit « doublement magique » en raison de sa remarquable stabilité, joue un rôle essentiel dans la validation de modèles théoriques décrivant les propriétés des noyaux exotiques (radioactifs).

Selon des travaux précédents, il existe une transition entre les deux formes d'interactions d'appariement et quadripolaire pour ¹⁰⁰Sn.

Un groupe de la collaboration Agata auquel participent des physiciens de l'Irfu et du Ganil montre dans une expérience réalisée au Ganil que l'évolution de ces deux composantes est plus complexe qu'envisagé auparavant.

Ce résultat a été obtenu par une mesure ultra-précise du temps de vie des deux premiers états excités de ¹⁰⁸Sn (à 58 neutrons) et ¹⁰⁶Sn (à 56 neutrons), grâce à la combinaison du multi-détecteur Agata et du spectromètre Vamos. En particulier, le 2^e état excité était jusque-là mal connu en raison d'une difficulté expérimentale. Celle-ci a pu être contournée en créant les noyaux ¹⁰⁶Sn et ¹⁰⁸Sn non pas par fusion de noyaux légers mais par collisions de noyaux lourds, suivies de captures de protons.

Alors que le premier état excité est dominé par la contribution quadrupolaire, le second état résulte d'un équilibre inattendu entre les termes d'appariement et quadrupolaire. Cette avancée remet en cause les descriptions théoriques précédemment publiées autour de ¹⁰⁰Sn, cet isotope essentiel qui sera prochainement étudié en détail auprès du spectromètre S³ au Ganil.

Ces travaux ont été coordonnés par le Laboratoire national de Legnaro (Italie) et ont été distingués par le Prix de la meilleure thèse, décerné à Marco Siciliano.