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Le physicienphysicien Georges GamowGeorges Gamow pensait que tous les éléments avaient été synthétisés au début de l'Univers dans le cadre de la théorie du Big BangBig Bang. Mais au milieu des années 1950, Margaret Burbidge, Geoffrey Burbidge, William Fowler et Fred Hoyle ont démontré ensemble que ces éléments, à l'exception de l'hydrogène, de l'hélium et du lithium effectivement produits pendant le Big Bang, prenaient en fait naissance au cœur des étoiles à partir de réactions de fusionfusion thermonucléaire. Il en résulta un article légendaire publié en 1957, et appelé depuis B2FH, un nom formé avec les initiales des auteurs. Lors d'un colloque récent en 2007, Geoffrey Burbidge a rappelé cette histoire, également racontée dans un article sur arXiv.
Des flux de neutrons mal compris dans la synthèse d'éléments lourds
La théorie de la nucléosynthèsenucléosynthèse stellaire qui décrit la production des noyaux dans les étoiles jusqu'au ferfer est bien assise depuis cette époque. Mais les débats continuent quant à l'origine des éléments plus lourds, comme les noyaux d'or, de plombplomb et d'uraniumuranium. Il est certain que plusieurs d'entre eux peuvent être produits par les intenses flux de neutronsneutrons qui accompagnent les explosions d'étoiles massives sous forme de supernovaesupernovae SNSN II. Ces neutrons sont capturés par les noyaux plus légers dans lesquels ils peuvent se désintégrer par radioactivitéradioactivité bêtabêta en protonsprotons. On parle d'addition de neutrons par un processus rapide (r process en anglais), mais ce processus peut être lent (s process, s comme slow).
Toutefois, il est difficile d'expliquer les abondances de noyaux lourds et de leurs isotopesisotopes riches en neutrons dans l'univers observable. C'est pourquoi certains ont proposé que la nucléosynthèse de ces noyaux lourds se soit également effectuée de façon importante lors de collisions entre étoiles à neutrons au sein de systèmes binairessystèmes binaires.
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