Les neutrons sont certainement encore fabriqués.
La majeure partie de la matière visible créée lors de la nucléosynthèse du Big Bang était sous forme d’hydrogène, d’hélium et de lithium. L’hydrogène contient parfois un neutron (formant le deutérium stable), et tous les isotopes stables de l’hélium du lithium en contiennent. Donc, en supposant que le modèle est correct, des neutrons ont dû être formés au cours de cet événement.
N’oubliez pas que les neutrons libres ne sont pas des particules stables, et se désintègrent avec une demi-vie d’environ 10 minutes. Nous ne nous attendrions donc pas à trouver des neutrons qui ne sont pas confinés dans les noyaux atomiques ; ce n’est pas comme s’il y avait une sorte de soupe de protons et de neutrons stables qui crée parfois des atomes.
Mais nous savons aussi que ce n’est pas la seule source de neutrons. D’une part, nous connaissons des noyaux instables qui changent spontanément un proton en un neutron ou vice versa. Le scénario qui vous intéresse est appelé désintégration bêta+. Un proton dans un noyau est converti en un neutron, un positron et un neutrino. Un exemple serait le noyau du magnésium-23 se transformant en sodium-23 (notez que le nombre de nucléons reste le même, mais que l’élément change).
Le Soleil s’appuie également sur la production de neutrons. L’essentiel de la masse du Soleil est de l’hydrogène simple, H-1. Il n’y a pas de neutrons. Lorsque vous écrasez deux noyaux d’hydrogène ensemble, vous obtenez He-2 (également connu sous le nom de diproton), qui est extrêmement instable et se désintègre très rapidement en deux noyaux d’hydrogène séparés. Inutile de dire que vous n’avez pas libéré d’énergie dans une telle réaction !
Ce qui doit se produire, c’est qu’un des protons du diproton se transforme en neutron. Les protons libres ne se transforment pas spontanément en neutrons, car les neutrons sont en fait très légèrement plus massifs que les protons (et pour la même raison, les neutrons libres se décomposent spontanément en protons). Cependant, un diproton a une énergie de liaison plus élevée qu’un deutéron (H-2), donc l’un des protons peut en fait se transformer en neutron, tout en libérant un positron, un neutrino et l’énergie de liaison excédentaire.
Cette réaction est médiée par la force nucléaire faible, qui est relativement faible sur de grandes distances (« grande » signifiant ici « distances comparables à la taille d’un noyau »). Ceci, combiné à l’instabilité du diproton, signifie que seule une très petite quantité de diprotons se transmute en deutéron. Mais sans cet événement rare, le Soleil n’aurait pas son four de fusion. Il est intéressant de noter qu’il s’agit également d’un important facteur limitant le taux de fusion du Soleil. Si la force faible était plus forte, le Soleil brûlerait ses réserves de combustible beaucoup plus rapidement. Jusqu’à présent, il semble que la force faible soit la seule force capable de changer la saveur des quarks, et donc de modifier le nombre de baryons.
Pour compléter, nous devrions également dire que les neutrons sont créés lors d’une collision suffisamment énergétique, par paires avec des anti-neutrons.