NEUTRON
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Le neutron est, avec le proton, une particule constitutive du noyau atomique. Un noyau (Z, A), de numéro atomique Z et de nombre de masse A, est un assemblage constitué de briques élémentaires de deux types différents : Z protons et A—Z neutrons. Ces deux particules jouent donc un rôle fondamental dans tous les processus qui mettent en jeu les noyaux. Le neutron est une particule dont les dimensions (environ 0,5 × 10—15 m) sont telles qu'il convient d'utiliser la mécanique quantique pour le décrire ; il possède des particularités spécifiques qui en font un outil de choix pour d'innombrables applications.
Découverte du neutron
L'histoire de sa découverte débute en 1911, lorsqu'Ernest Rutherford montre que la quasi totalité de la masse de l'atome est concentrée dans un volume très faible au centre de celui-ci. Une révolution est en route : l'atome vient de perdre son statut de particule insécable, et l'idée de noyau atomique vient de naître. Dans les années suivant la découverte du noyau, les physiciens considèrent celui-ci comme formé de A protons et de (A—Z) électrons internes. En particulier, on pense qu'il existe un état lié d'un proton (p) et d'un électron (e), prototype du neutron. Ce modèle soulève des difficultés, mais la quête de cet état s'engage. La première percée est due à Walther W. Bothe et H. Becker en 1930 ; en bombardant du béryllium avec des particules α, ces physiciens produisent un rayonnement neutre très pénétrant, qu'ils interprètent comme un rayonnement γ très dur. Les Joliot-Curie reprennent cette étude sur d'autres réactions et confirment le phénomène en conservant la même interprétation. Un mois plus tard, au début de 1932, James Chadwick, par une analyse rigoureuse du recul des noyaux bombardés par ce rayonnement, parvient à montrer que celui-ci est le fait d'une particule neutre, de masse voisine de celle du proton ; il la nomme neutron (n) et reçoit le prix Nobel en 1 [...]
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Écrit par :
- Bernard SILVESTRE-BRAC : chargé de recherche au C.N.R.S.
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ANTIMATIÈRE
Dans le chapitre « Antimatière dans l'Univers » : […] Puisqu'on a découvert l'antiparticule associée à chaque particule et vérifié que les antiparticules interagissaient entre elles comme le font les particules, il est certain que tous les antinoyaux et tous les antiatomes ou antimolécules peuvent exister. Le problème est de savoir s'il y a réellement de l'antimatière en abondance dans l'Univers. Les interrogations à ce sujet viennent en fait de la […] Lire la suite
ARMES - Armes lourdes
Dans le chapitre « Les armes nucléaires » : […] À masse égale réagissante, la fission de l'uranium 235 ou du plutonium 239 est dix-huit millions de fois plus énergétique que celle d'un explosif courant, comme le T.N.T. (trinitrotoluène). Mais la rapidité de l' explosion met si vite la charge fissile en configuration non critique que le rendement n'est que de un à quelques dixièmes : le rapport tombe à quelque deux à six millions selon le per […] Lire la suite
BERKÉLIUM
Dans le chapitre « Production » : […] Les isotopes légers (de nombre de masse 243 et 246) sont préparés par bombardement de cibles appropriées (américium ou curium) par des ions accélérés (particules alpha en particulier). L' isotope 247 est obtenu par l'intermédiaire de 247 Cf, qui se désintègre par capture électronique avec une demi-vie de 2,5 heures. Cet élément est lui-même produit en irradiant du curium 244 avec des particules […] Lire la suite
BÊTA RAYONNEMENT
Forme de radioactivité dans laquelle un noyau émet un électron et un antineutrino (rayon bêta moins) ou un positron et un neutrino (rayon bêta plus). Ce processus donne naissance à un autre noyau ayant un neutron de moins et un proton de plus que le noyau initial. Les travaux de Wolfgang Pauli, Francis Perrin et Enrico Fermi permirent de comprendre en 1932-1934 que la désintégration bêta moins ét […] Lire la suite
BOHR NIELS (1885-1962)
Dans le chapitre « Théorie des réactions nucléaires » : […] Les réactions induites par impact de neutrons lents sur les noyaux présentent, pour un intervalle donné de valeurs de l'énergie du neutron incident, une grande prédominance de la capture de celui-ci par le noyau-cible : cela ne pouvait s'expliquer si l'on représentait l'interaction entre le neutron et le noyau par un simple potentiel attractif. En 1936, Bohr se rendit compte que pour sortir de l' […] Lire la suite
BOTHE WALTHER WILHELM (1891-1957)
Né le 8 janvier 1891 à Oranienburg, près de Berlin, Walther Bothe étudia la physique à l'université de Berlin, où il eut Max Planck pour professeur ; il y soutint sa thèse à la veille de la Première Guerre mondiale. Prisonnier de l'armée russe, il passa un an de captivité en Sibérie. Professeur à Berlin jusqu'en 1930, il y travailla d'abord comme théoricien, puis se consacra aux recherches expérim […] Lire la suite
CALIFORNIUM
Dans le chapitre « Les isotopes et leurs propriétés » : […] Tous les isotopes se désintègrent par émission alpha et par capture électronique, à l'exception du 247 (par capture électronique seule), du 253 (par émission β - ) et du 254 (qui disparaît uniquement par fission spontanée). Les plus longues demi-vies sont, outre celle du 251 (800 ans), celle du 249 (360 ans), du 250 (13 ans), du 252 (2,65 ans) et du 248 (350 jours). Les isotopes les plus intéressa […] Lire la suite
CHADWICK JAMES (1891-1974)
Né le 20 octobre 1891 à Manchester (Grande-Bretagne), James Chadwick fit toutes ses études dans sa ville natale et entreprit ses premières recherches sur différents aspects de la radioactivité sous la direction d'Ernest Rutherford, alors professeur à l'université de Manchester. En 1913, il obtenait une bourse pour continuer ses travaux à Berlin avec Hans Geiger, ce qui lui valut d'être interné com […] Lire la suite
CRISTAUX
Dans le chapitre « Diffraction des neutrons » : […] Les structures de matériaux cristallisés contenant des éléments légers, tel que l'hydrogène, associés à des éléments lourds ou à des éléments voisins dans la classification périodique sont difficiles, voire impossibles à étudier par diffraction des rayons X. Dans ces cas on utilise la diffraction des neutrons. Cette technique est toutefois d'un usage assez limité, car elle nécessite la mise en œu […] Lire la suite
CURIE LES
Dans le chapitre « Réactions nucléaires, fission, fusion » : […] Ainsi s'édifia ce qu'on a appelé, au début, la chimie nucléaire. Comme en chimie, on peut établir la formule de réactions où l'on fait un bilan des masses, des charges et des énergies échangées, en même temps que des règles sont établies concernant les nombres quantiques associés aux noyaux et aux particules. La réaction : représente l'action de particules α sur l'aluminium, avec laquelle Irène et […] Lire la suite
Voir aussi
- BOMBE À NEUTRONS
- BOMBE ATOMIQUE
- CONFINEMENT chromodynamique
- COULEUR physique des particules
- DÉSINTÉGRATION physique
- DURÉE DE VIE ou VIE MOYENNE
- ÉNERGIE NUCLÉAIRE
- ÉTOILES À NEUTRONS
- FISSION NUCLÉAIRE
- INTERACTION NUCLÉAIRE FAIBLE
- INTERACTION NUCLÉAIRE FORTE
- MOMENT ÉLECTRIQUE
- MOMENT MAGNÉTIQUE
- NUCLÉONS
- HISTOIRE DE LA PHYSIQUE
- PHYSIQUE DES PARTICULES
- QUARKS
- RADIOBIOLOGIE
- RÉACTEUR NUCLÉAIRE
- RÉACTION EN CHAÎNE physique nucléaire
Pour citer l’article
Bernard SILVESTRE-BRAC, « NEUTRON », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/neutron/