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NEUTRON

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6. Utilisations des neutrons

Le neutron possède des particularités propres qui le rendent très intéressant du point de vue pratique. Comme le proton, il est sensible à l'interaction forte, mais, à l'inverse, il est neutre et ne ressent donc pas la forte répulsion coulombienne à l'approche d'un noyau. Comme le photon, il est neutre, mais il possède une masse et on peut, grâce à une vitesse adaptée, obtenir des longueurs d'onde associées beaucoup plus faibles.

Très tôt, on a remarqué qu'un neutron possède une grande capacité de briser un noyau d'uranium 235 selon une réaction du genre : n + ²³⁵U → X₁ + X₂ + kn + énergie. Les noyaux X₁ et X₂ résultant de cette fission nucléaire ont des masses intermédiaires et sont eux-mêmes radioactifs, tandis qu'en moyenne on récupère k = 2,5 neutrons pour chaque neutron absorbé. Cette propriété est utilisée dans les réacteurs nucléaires, pour entretenir une réaction en chaîne. Ces neutrons produits sont ralentis puis eux-mêmes utilisés comme briseurs d'uranium. Puisque k > 1, on peut laisser la réaction s'emballer ; utilisé dans certaines conditions, cet emballement produit une explosion d'une puissance redoutable. C'est le principe de la « bombe atomique » ou celui de la « bombe à neutrons ». Dans un réacteur classique, on s'arrange pour absorber le surplus de neutrons, de manière à seulement auto-entretenir la réaction et à transformer l'énergie produite par celle-ci pour faire tourner des turbines produisant un courant électrique. Les réacteurs sont aussi la source la plus importante de production de neutrons pour la recherche ; au cœur d'un réacteur les flux obtenus sont couramment de l'ordre de 10¹⁴ n/cm²/s.

Par ailleurs, en faisant varier la vitesse du neutron, donc sa longueur d'onde associée, on peut utiliser le neutron comme sonde de la matière. Sa grande pénétrabilité lui donne des possibilités plus riches que les rayons X. Les neutrons lents sont diffractés par les cristaux et fournissent des informations sur la structure de ce […]

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1. Physique »
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Autres références

« NEUTRON » est également traité dans :

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ARMES - Armes lourdes: Écrit par : Alain BRU
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BÊTA RAYONNEMENT: Écrit par : Bernard PIRE
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BOHR NIELS (1885-1962): Écrit par : Léon ROSENFELD
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BOTHE WALTHER WILHELM (1891-1957): Écrit par : Bernard PIRE
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CRISTAUX: Écrit par : Marc AUDIER, Michel DUNEAU
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HOFSTADTER ROBERT (1915-1990): Écrit par : Bernard PIRE
… électronique de la structure de la matière. Ces expériences montrèrent en particulier que proton et *neutron n'étaient pas des particules ponctuelles et qu'on pouvait déterminer leur taille et leur forme. Il prédit, à partir de ces observations, l'existence de mésons (notés ρ et ω) qui furent ensuite observés. En 1968, il était directeur du… Lire la suite
INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte: Écrit par : Bernard PIRE
Dans le chapitre "La théorie de Yukawa et les mésons" : … d'un noyau. Il reconnaît, de plus, que cette nouvelle force doit agir de façon comparable entre des* neutrons ou entre des protons. Mais Heisenberg, comme la plupart des physiciens mystifiés par les étranges propriétés de la désintégration bêta, considère le neutron comme un état lié d'un proton et d'un électron et ne sépare pas les phénomènes dus… Lire la suite
ISOSPIN: Écrit par : Bernard PIRE
… fort, introduite en 1933 par Werner Heisenberg (1901-1976), traduit le fait que le proton et le *neutron peuvent être compris comme deux états d'une particule unique : le nucléon. Par analogie avec les rotations dans l'espace habituel (et la notion de spin qui en découle), on appelle rotation d'isospin la transformation qui fait passer de l'état… Lire la suite
ISOTOPES, biologie: Écrit par : René BIMBOT, Marc PASCAUD, Maurice TUBIANA
… noyau atomique est lui-même composé de Z protons portant chacun une charge positive unité et de N *neutrons non chargés. Les masses du proton et du neutron étant voisines de 1 en unité de masse atomique, celle du noyau est de l'ordre de Z + N = A. Le nombre Z est une caractéristique fondamentale de l'élément chimique (hydrogène, Z = 1 ; soufre, Z… Lire la suite
JOLIOT-CURIE FRÉDÉRIC (1900-1958): Écrit par : Agnès LECOURTOIS
… rayonnement pénétrant découvert en 1930 par Bethe et Becker, étude qui conduira à la découverte du *neutron. À l'aide d'une source puissante de rayons α, d'une chambre d'ionisation, puis d'une chambre de Wilson construite par Frédéric, le physicien et Irène Joliot-Curie observent un rayonnement capable d'éjecter des noyaux d'hydrogène, d'hélium et… Lire la suite
MAGNÉTISME: Écrit par : Damien GIGNOUX, Étienne de LACHEISSERIE, Louis NÉEL
Dans le chapitre "La diffraction neutronique" : … En raison de la dualité onde-corpuscule, un *faisceau de neutrons envoyé sur un matériau cristallin subit un phénomène de diffraction analogue à celui des rayons X. Dans le cas des neutrons, l'interaction responsable de la diffraction a deux origines. D'une part, il existe une interaction de contact neutron-noyau qui donne lieu à des diagrammes de… Lire la suite
MOLÉCULE: Écrit par : André JULG
… g et de charge e = —1,602 10^—19 coulomb, d'autre part, le proton et *le neutron, de masse pratiquement égale (respectivement 1837 et 1838 m), le premier étant porteur d'une charge + e, le second étant neutre. Contrairement à l'électron, le proton et le neutron ne sont pas des particules… Lire la suite
NOYAUX À HALO, physique nucléaire: Écrit par : Bernard PIRE
… Forme particulière de certains isotopes très riches en *neutrons de noyaux atomiques légers. Le premier exemple découvert est le lithium 11, qui contient un cœur formé de trois protons et de six neutrons entouré d'un halo de deux neutrons ; l'extension spatiale de ce halo est entre cinq et dix fois supérieure à la taille du cœur, ce qui s'explique… Lire la suite
NOYAUX EXOTIQUES, physique nucléaire: Écrit par : Bernard PIRE
… Noyau très éloigné des conditions de stabilité par la proportion en protons et en *neutrons. Ces noyaux, très déficitaires en neutrons ou en protons, sont très éphémères, leurs demi-vies allant de la milliseconde à la seconde. On en connaît plusieurs milliers qu'on produit par bombardement de noyaux par des neutrons, des protons ou d'autres noyaux,… Lire la suite
NOYAUX MAGIQUES, physique nucléaire: Écrit par : Bernard PIRE
… On dit qu'un noyau est magique lorsque le nombre de ses protons ou de ses *neutrons correspond à des couches complètes. Ces nombres magiques sont 2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126. La situation est l'analogue au niveau nucléaire du cas des gaz rares dont les couches électroniques atomiques sont complètes. Les noyaux magiques – hélium, oxygène, calcium,… Lire la suite
NUCLÉAIRE - Réacteurs nucléaires: Écrit par : Jean BUSSAC, Frank CARRÉ, Robert DAUTRAY, Jules HOROWITZ, Jean TEILLAC
Dans le chapitre " Principes physiques" : … Un *neutron peut produire la fission des isotopes ²³³U et ²³⁵U de l'uranium et celle des isotopes ²³⁹Pu et ²⁴¹Pu du plutonium, quelle que soit son énergie. Pour les autres noyaux lourds (²³⁸U, ²³²Th, ²⁴⁰Pu... par exemple), la fission n'intervient que si l'énergie du neutron… Lire la suite
NUCLÉAIRE - Applications militaires: Écrit par : Paul BOUÉ, Thierry MASSARD, François OLIVE
Dans le chapitre " Matériaux de base et réactions" : … abondant (99,3 p. 100 de l'uranium naturel). La réaction utilisée est la fission, dans laquelle le* noyau de l'atome se casse sous l'effet d'un neutron, en donnant généralement deux noyaux plus petits, appelés produits de fission, et deux ou trois neutrons. Les noyaux obtenus sont différents d'une fission à une autre. Plus de 200 isotopes ont été… Lire la suite
NUCLÉAIRE - Déchets: Écrit par : Pierre BEREST, Jean-Paul SCHAPIRA
Dans le chapitre "Données de base" : … Les corps à vie longue visés par la transmutation sont créés par interaction des *neutrons avec les noyaux lourds (uranium, plutonium) constituant le combustible de départ ou créés lors de son irradiation dans le réacteur. Ils se répartissent suivant deux catégories : les produits de fission et les actinides. Les premiers sont des fragments de masse… Lire la suite
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques: Écrit par : Bernard PIRE
Dans le chapitre "La fission" : … initiée pour un nombre beaucoup plus grand de noyaux par l'impact d'un projectile, souvent d'un *neutron. Pour certains (les isotopes 233 et 235 de l'uranium, le plutonium 239 par exemple), il suffit que ce neutron soit absorbé ; pour d'autres (l'isotope 238 de l'uranium, le thorium 232), il faut qu'il apporte une énergie cinétique minimale. Le… Lire la suite
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique: Écrit par : Luc VALENTIN
Dans le chapitre "Le noyau composé" : … de collision, dû à Niels Bohr, fut développé pour rendre compte des résultats obtenus avec des *neutrons de basse énergie (fig. 17). On y observe des résonances étroites, c'est-à-dire des variations brutales, en fonction de l'énergie des neutrons incidents, de leur probabilité d'interaction avec le noyau cible, ici le thorium 232. Chacune de… Lire la suite
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes: Écrit par : René BIMBOT, René LETOLLE
Dans le chapitre "Production et détection des isotopes artificiels" : … globe. La méthode la plus utilisée pour produire des isotopes radioactifs est l'irradiation par des *neutrons thermiques, en raison des flux élevés de neutrons dont on peut disposer dans les réacteurs. On obtient ainsi, par capture radiative (n, γ), les isotopes de l'élément cible possédant un neutron de plus que les isotopes stables, ainsi… Lire la suite
NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds: Écrit par : Marc LEFORT, Bernard PIRE
Dans le chapitre " Synthèse par ions lourds de nouvelles espèces" : … La stabilité d'un noyau disposant de Z protons n'est assurée que pour un nombre de *neutrons N très strictement limité. Le rapport N/Z est un critère très sensible de la stabilité. Pour les éléments légers (carbone, azote, oxygène, etc.), l'énergie de liaison des nucléons est la plus grande lorsque N… Lire la suite
NUCLÉOSYNTHÈSE: Écrit par : Jean AUDOUZE
Dans le chapitre "Les réactions d'absorption de neutrons" : … Les *neutrons, en raison de leur neutralité, ne subissent pas la répulsion coulombienne. Ils peuvent donc pénétrer à l'intérieur des noyaux des éléments chimiques qui peuvent les absorber, et ce de façon extrêmement plus efficace que les réactions de fusion : l'absorption des neutrons par les noyaux des terres rares comme le gadolinium a une… Lire la suite
OPTIQUE CRISTALLINE - Diffraction par les cristaux: Écrit par : André AUTHIER
Dans le chapitre "Neutrons" : … *La première expérience de diffraction d'un faisceau de neutrons par un cristal a eu lieu en 1936 en utilisant une source radioactive radium-béryllium. Les sources radioactives sont toutefois très faibles et les expériences de diffraction sont faites depuis 1945 à l'aide des neutrons produits dans un réacteur atomique. Ceux-ci sont émis au cours des… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux: Écrit par : Maurice JACOB, Bernard PIRE
Dans le chapitre " Essai de définition de la particule élémentaire" : … le noyau de l'atome, avec une taille typique de 10^—14 m, puis le nucléon (proton ou *neutron) dont la dimension est de l'ordre de 10^—15 m. Les noyaux sont constitués de protons et de neutrons, liés entre eux d'une façon assez compacte. Dans l'atome, des électrons (de charge — e)… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules: Écrit par : Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE
Dans le chapitre "La chambre à bulles" : … types sur le nucléon, il est de première importance de disposer de nucléons cibles à l'état libre. *Lorsqu'on veut étudier les chocs sur neutron, on remplace l'hydrogène par du deutérium dont le noyau est composé d'un proton et d'un neutron. Ceux-ci étant faiblement liés entre eux, on peut considérer en première approximation le neutron comme libre… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions: Écrit par : Jean-Eudes AUGUSTIN, Michel PATY, Bernard PIRE
Dans le chapitre "Production et détection" : … et pour les neutrinos νe et ̄νe, la désintégration β des *neutrons libres (n → p + e^— + νe) fournis en flux intenses par les réacteurs nucléaires et la désintégration β des divers radionuclides produits par ces mêmes réacteurs, les réactions… Lire la suite
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Hadrons: Écrit par : Bernard PIRE
Dans le chapitre " Caractéristiques" : … Le proton, le *neutron et les mésons π et K sont les hadrons les plus connus parmi les centaines de membres de cette famille de particules. On inclut parfois dans l'ensemble des hadrons les noyaux atomiques les plus légers (à savoir les différents isotopes du noyau d'hydrogène, à commencer par le proton) mais pas les autres noyaux. La taille typique… Lire la suite
PHONON: Écrit par : Jean-Paul BURGER
Dans le chapitre "Détermination des courbes de dispersion ω(k)" : … dispersion, on fait interagir le cristal avec un rayonnement externe (rayons X, lumière, neutrons). *Les neutrons, par exemple, voient le cristal et ses mouvements, par l'intermédiaire de leurs interactions avec le noyau ; au cours de l'interaction, le neutron ou le photon peut absorber (ou émettre) un phonon : on dit que la particule incidente est… Lire la suite
PLASMA DE QUARKS ET DE GLUONS: Écrit par : Bernard PIRE
Dans le chapitre "LA CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE ET LES PHASES DE LA MATIÈRE ÉLÉMENTAIRE" : … – ont la curieuse propriété de ne pas pouvoir être isolés ; ils restent confinés dans les protons, *neutrons et autres hadrons. Pour qu'un assemblage de ces constituants élémentaires puisse atteindre un appareil de détection, il doit obéir à des règles extrêmement précises issues de la théorie des groupes. En termes imagés, on considère qu'un quark… Lire la suite
PLUTONIUM: Écrit par : Daniel CALAIS, André CHESNÉ
Dans le chapitre "Plutonium 239" : … 239 se forme dans les réacteurs nucléaires alimentés à l'uranium. La capture radiative d'un *neutron par l'uranium 238 conduit à un isotope de masse supérieure, l'uranium 239. Celui-ci, instable, se transmute par émission β^— en neptunium 239 avec une demi-vie de 23,45 minutes. Ce dernier isotope est également émetteur β^—… Lire la suite
PREMIÈRE RÉACTION NUCLÉAIRE EN CHAÎNE: Écrit par : Robert DAUTRAY
*Le 2 décembre 1942, Enrico Fermi, physicien Italien (1901-1954) alors émigré aux États-Unis, réalise à l'université de Chicago la première réaction en chaîne, fondée sur la fission de noyaux atomiques. Celle-ci est obtenue en utilisant de l'uranium naturel (qui contient l'isotope 235, ²³⁵U, constituant 0,720 p… Lire la suite
PROTON: Écrit par : Nicole d' HOSE
Dans le chapitre "Autres nombres quantiques" : … électromagnétique entre les particules. L'interaction nucléaire forte considère le proton et le *neutron comme deux états d'un même objet quantique, le nucléon. Celui-ci a donc deux états de charge électrique, qui correspondent à deux valeurs que peut prendre une grandeur appelée isospin (notée I). Cette grandeur vaut 1/2 pour le… Lire la suite
RADIOACTIVITÉ: Écrit par : Bernard SILVESTRE-BRAC
Dans le chapitre "Radioactivité β" : … sortes de radioactivité β. À la base de la radioactivité β^— est la transmutation d'un *neutron (n) en proton (p), selon la réaction :

L'antineutrino ̄ν (antiparticule du neutrino ν) est une particule élémentaire neutre. Lorsque cette réaction se produit à l'intérieur d'un noyau, nous avons une désintégration du genre :

… Lire la suite
RADIOACTIVITÉ EXOTIQUE ou RADIOACTIVITÉ PAR IONS LOURDS: Écrit par : Gérard ARDISSON
Dans le chapitre "Les prévisions et les perspectives" : … très voisin de celui-ci. En effet, le ²⁰⁸Pb, noyau dont les nombres de protons et de *neutrons sont respectivement de 82 et 126, possède une très grande stabilité. Ces nombres de nucléons remarquables dans un noyau (2, 8, 20, 50, 82, 126) sont appelés nombres magiques. Cette prévision, qui conduit à la plus grande énergie possible… Lire la suite
RADIOÉLÉMENTS & RAYONNEMENTS IONISANTS: Écrit par : Jean-Louis BOUTAINE, René COPPENS, Pierre GUERIN de MONTGAREUIL, Richard HOURS, Jean-René PUIG
Dans le chapitre "Irradiation dans un réacteur" : … Dans un réacteur, la cible est exposée à un intense bombardement par les *neutrons, lents ou rapides, qui pénètrent facilement dans les noyaux et y provoquent différents types de réaction, notamment : – Réaction (n, γ). C'est de loin la plus importante ; elle est provoquée par les neutrons lents, seuls abondants dans certains types… Lire la suite
RADIOPROTECTION: Écrit par : Claude LÉVY
Dans le chapitre "Rayons ionisants et matière vivante" : … donc être éventuellement arrêtés ; en revanche, les rayonnements à parcours non limité (X, γ, *neutrons) ne subissent qu'une atténuation progressive. Les grandeurs et les unités utilisées en radioprotection ont été groupées dans le tableau. Il importe d'ajouter qu'en France, le décret du 4 décembre 1975 donne les nouvelles unités d'exposition… Lire la suite
SEGRÈ EMILIO GINO (1905-1989): Écrit par : Agnès LECOURTOIS
… *Physicien d'origine italienne (il est né le 1^er février 1905 à Tivoli), lauréat du prix Nobel de physique en 1959, avec le physicien américain Owen Chamberlain, pour la découverte de l'antiproton (particule de même masse que le proton mais de charge électrique opposée). Nommé professeur adjoint à l'université de Rome en 1932, Emilio Gino… Lire la suite
SPIN: Écrit par : Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
Dans le chapitre "Spin et interactions électromagnétiques" : … N, avec mN la masse nucléonique, est appelé magnéton nucléaire. Le *neutron, bien qu'il n'ait pas de charge électrique, possède également un moment magnétique μn = 1,91μN. Un champ magnétique, de par l'effet d'orientation qu'il exerce sur ces moments magnétiques, crée un couple… Lire la suite
SPIN DU PROTON: Écrit par : Bernard PIRE
Dans le chapitre "Quarks et gluons, particules élémentaires du noyau atomique" : … négativement. On sait depuis les années 1930 que ce noyau est un assemblage de protons et de *neutrons dont la cohésion est due à une interaction extraordinairement intense, l'interaction nucléaire forte. Des expériences effectuées à la fin des années 1960, au cours desquelles on faisait entrer en collision un électron de très haute énergie… Lire la suite
SYMÉTRIES, physique: Écrit par : Bernard PIRE
Dans le chapitre " Les symétries approchées" : … extrêmement fructueuse. Dès 1932, Werner Heisenberg propose quelques mois après la découverte du *neutron de considérer proton et neutron comme deux états d'une même entité, appelée nucléon ; une transformation abstraite – appelée rotation d'isospin – fait passer du proton au neutron ou du neutron au proton, cette transformation agissant sur une… Lire la suite
TRANSURANIENS: Écrit par : Hubert DOUBRE
Dans le chapitre "Les actinides transuraniens (93 ≤ Z ≤ 103)" : … Lorsqu'un *neutron pénètre un noyau d'uranium, la fission n'est pas la seule voie de réaction et la méthode proposée par Fermi s'est révélée efficace… Lire la suite
URANIUM: Écrit par : Bernard BOUDOURESQUES, Jean CARALP, Jeanne LEHMANN, Jean-Louis VIGNES
Dans le chapitre "Propriétés nucléaires" : … 235 et 0,0054 p. 100 de l’isotope 234. Le noyau de ²³⁵U, soumis à l'action d'un flux de *neutrons thermiques (énergie inférieure à 0,1 MeV), subit la fission, qui engendre spontanément deux nouveaux noyaux animés chacun d'une très grande énergie cinétique (de 80 à 100 MeV) en émettant simultanément 2 ou 3 neutrons rapides d'… Lire la suite

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BOMBE À NEUTRONS • BOMBE ATOMIQUE • ÉNERGIE NUCLÉAIRE • FISSION NUCLÉAIRE • RADIOBIOLOGIE • RÉACTEUR NUCLÉAIRE • RÉACTION EN CHAÎNE physique nucléaire

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