Né en 1926 à Chicago, Ben Roy Mottelson fait ses études supérieures à Harvard et y soutient sa thèse de doctorat en physique nucléaire théorique en 1950, sous la direction de Julian Schwinger (Prix Nobel de physique en 1965). Il rejoint alors l'institut de physique théorique de Copenhague (qui allait devenir l'institut Niels-Bohr) où il fait toute sa carrière. Lorsque l'institut Nordita (Nordic Institute for Theoretical Atomic Physics) est créé en 1957 pour coordonner les recherches théoriques des physiciens scandinaves, il y devient professeur. Naturalisé danois en 1971, Mottelson partagea le prix Nobel de physique en 1975 avec son collaborateur Aage Bohr et avec James Rainwater pour leurs travaux sur la structure du noyau atomique.
Le modèle en couches du noyau atomique développé entre 1948 et 1950 en particulier par Johannes Hans D. Jensen et Maria Goeppert-Mayer (tous deux Prix Nobel de physique en 1963) explique bien un grand nombre de propriétés structurales du noyau mais ne rend pas compte de la déformation de la distribution de charge souvent observée. James Rainwater et Bohr proposèrent indépendamment en 1950 de considérer l'influence mutuelle des nucléons externes – dits de valence – et du cœur du noyau, et en particulier le couplage du mouvement des nucléons individuels avec les oscillations de la surface nucléaire. Bohr et Mottelson établirent peu après la pertinence de ces idées par une analyse phénoménologique précise des conséquences de cette connexion entre mouvements collectifs et individuels.
Bernard PIRE
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