NUCLÉAIRE (PHYSIQUE)Faisceaux d'ions lourds

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Les collisions entre noyaux

Que veut-on faire avec ces faisceaux de projectiles pouvant atteindre une vitesse proche de celle de la lumière ? Bombarder des cibles, c'est-à-dire des noyaux au repos. En vérité, les projectiles sont la plupart du temps ralentis par les nuages électroniques des atomes. Cependant, de temps en temps, c'est-à-dire une fois ou moins sur un million, le projectile rencontre un noyau atomique de la cible. Ce sont les collisions qui interviennent entre les noyaux des ions projectiles et les noyaux de la cible qui intéressent le physicien et le chimiste nucléaires. La vitesse élevée est nécessaire pour que la répulsion due aux charges soit vaincue. Dans ces conditions, les noyaux projectiles qui rencontrent de front des noyaux cibles pénètrent profondément dans ces derniers, et des perturbations importantes de la matière nucléaire en résultent. Au contraire, les projectiles qui frôlent les noyaux cibles induisent des perturbations légères en surface.

À l'échelle des noyaux, aucune méthode d'observation directe de l'objet n'est possible et les informations proviennent de perturbations provoquées par des sondes envoyées sur ces objets. Cependant, les faisceaux d'électrons et même de protons ne provoquent que des « piqûres d'épingle » dans les noyaux. Ils peuvent bien sûr perturber l'organisation des autres protons et neutrons, mais, en général, ils ne bouleversent pas la matière du noyau cible de façon considérable et totale. Pour aller plus loin dans les dégâts, apporter plus d'énergie dans le choc, on pourrait penser qu'il suffirait de disposer de protons accélérés à de plus grandes vitesses. Mais alors les noyaux ne les arrêtent pas totalement, et ont même tendance, lorsque la vitesse croît, à devenir transparents pour ces projectiles trop légers. Une autre solution pour modifier profondément la structure interne des noyaux est donc de faire appel à des projectiles beaucoup plus lourds, et de jouer sur la masse plutôt que sur la vitesse. C'est là le but des ions lourds.

Le tournant s'est amorcé aux environs de 1960, avec des ions de carbone, d' [...]


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Formes de noyaux

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Modèle de la boule de feu

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  • : professeur émérite
  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Marc LEFORT, Bernard PIRE, « NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-faisceaux-d-ions-lourds/