Les faisceaux d'ions de numéro atomique Z supérieur à 3 (du lithium à l'uranium) constituent des sondes particulièrement intéressantes de la matière nucléaire. Les techniques de préparation de sources ionisées et d'accélération des faisceaux ont permis de fournir aux physiciens les moyens de sonder les multiples formes d'existence du noyau atomique et d'investiguer les mécanismes des diverses réactions de fission, de fusion ou de fragmentation. Le développement récent des faisceaux exotiques ouvre un nouveau chapitre de la recherche expérimentale. L'accélération à très haute énergie des faisceaux d'ions lourds permet de sonder l'équation d'état de la matière nucléaire et d'accéder à des phases nouvelles comme le plasma de quarks et de gluons déconfinés.
1. Les faisceaux d'ions lourds classiques
Pendant longtemps, les projectiles utilisés pour tenter d'explorer la structure des noyaux atomiques ont été soit les particules α (noyaux d'hélium He++) émises par radioactivité naturelle de sources de radium, de polonium, etc., soit les atomes d'hydrogène ayant perdu leur électron (protons H+) accélérés dans un champ électrique, soit les électrons également portés à grande vitesse. On a ensuite fabriqué des ions de deutérium et de tritium. Entre 1950 et 1960, l'idée est venue de mettre dans les sources d'ions des molécules gazeuses de lithium, d'azote, d'oxygène, de carbone, et d'accélérer ensuite les ions positifs créés après la perte par les atomes d'un ou de plusieurs électrons. Actuellement, on produit pratiquement les ions de tous les éléments, du lithium (Z = 3) à l'uranium (Z = 92). Ce sont tous ces ions autres que H+ et He++ que l'on appelle ions lourds. Avec les protons, on bombardait les noyaux d'une cible à l'aide de projectiles eux-mêmes constituants de ces noyaux (nucléons), alors qu'avec les faisceaux d'ions lourds on projette un ensemble de nucléons sur un autre ensemble de nucléons.
Mais pour que des ions krypton pénètrent dans les noyaux les plus lourds, ceux d'uranium par exemple, il […]
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