Une étude, dont les résultats intitulés «⁷⁸Ni revealed as a doubly magic stronghold against nuclear deformation» ont été publiés dans la revue Nature, montre pour la première fois le caractère 'doublement magique' du noyau radioactif de nickel 78, très excédentaire en neutrons par rapport à ses isotopes stables.

Rappelons tout d'abord que «les atomes contiennent un noyau organisé en couches de nucléons (protons et neutrons) dont les niveaux d'énergie sont régis par les lois de l'interaction forte». Quelques noyaux, «plus stables que les autres», sont dits magiques, car «certaines couches sont complètement remplies et comptent un nombre 'magique' de nucléons (2, 8, 20, 28, 50, 82 ou 126)». Logiquement, l'énergie de leur premier niveau excité est «plus élevée que celle des autres noyaux, signant leur caractère magique».

Concernant «les noyaux exotiques, très riches ou très déficitaires en neutrons, qui sont radioactifs (exotiques)», les physiciens «cherchent à savoir si les propriétés associées aux nombres magiques connus pour les noyaux non radioactifs sont conservées et s'il en apparaît d'autres, associés à de nouveaux nombres magiques, aujourd'hui inconnus».

Dans ce contexte, «pour en savoir plus, la collaboration Seastar (Shell Evolution And Search for Two-plus energies at the RIBF) a utilisé les faisceaux de noyaux exotiques les plus intenses du monde et réalisé la première spectroscopie gamma d'une série de noyaux, dont le nickel 78 (⁷⁸Ni) qui compte 28 protons et 50 neutrons, soit 14 neutrons de plus que le dernier isotope stable du nickel». Ces mesures ont permis de déduire des «preuves de la nature 'doublement magique' de ⁷⁸Ni, à la fois vis-à-vis du nombre de protons et du nombre de neutrons».

La procédure suivie a consisté à bombarder «une cible d'hydrogène avec un faisceau de noyaux de cuivre 79 ou de zinc 80», ce qui a «induit des réactions nucléaires produisant du nickel 78 et des protons». Comme certains noyaux ⁷⁸Ni était portés dans un état excité, leur désexcitation via leur émission de rayons gamma a pu être analysée.

Du fait qu'il «n'est possible de produire que quelques noyaux de ⁷⁹Cu ou de ⁸⁰Zn par seconde, il a fallu développer un dispositif capable d'en tirer le meilleur parti possible», en l'occurrence, Minos (Magic Numbers Off Stability) qui «combine une cible épaisse d'hydrogène de 10 à 15 cm d'épaisseur avec une 'chambre à projection temporelle' qui reconstruit les trajectoires des protons produits dans la cible avec une grande précision, grâce à la technologie Micromegas développée au CEA-Irfu».