NUCLÉAIRE (PHYSIQUE)Les principes physiques

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Les descriptions théoriques du noyau atomique

La compréhension théorique du noyau s'est révélée très difficile. Divers modèles représentent bien certaines de ses propriétés, mais la théorie bute sur une difficulté (souvent appelée problème à N corps) commune à la physique des systèmes formés de nombreux constituants. Développé dès la fin des années 1930, le modèle de la goutte liquide assimilait le noyau atomique à une goutte sphérique d'un liquide incompressible de masse volumique extraordinairement élevée (de l'ordre de 1017 kg/m3) et dans laquelle la charge électrique serait uniformément diluée. Les neutrons et les protons interagiraient entre eux par une unique force de très courte portée. Ce modèle, essentiellement classique et macroscopique, a donné des résultats précieux sur la stabilité des noyaux vis-à-vis de la radioactivité β et de la fission spontanée.

Le modèle en couches

Le modèle en couches du noyau atomique développé entre 1948 et 1950, en particulier par Johannes Hans Daniel Jensen et Maria Goeppert Mayer (tous deux Prix Nobel de physique 1963), a permis d'expliquer un grand nombre de propriétés structurales du noyau. La remarquable stabilité des noyaux contenant un « nombre magique » (c'est-à-dire 2, 8, 20, 50, 82 ou 106) de protons ou de neutrons suggère que, de manière analogue aux orbites électroniques décrites par Niels Bohr, les nucléons (protons ou neutrons) se meuvent sur des orbites appartenant à des couches bien séparées, les nombres magiques correspondant à des couches complètes. Ce modèle, essentiellement quantique, assigne aux nucléons l'occupation d'états définis par quelques nombres entiers (appelés nombres quantiques), un seul nucléon pouvant occuper un état déterminé. Il suppose de plus une forte interaction entre le moment angulaire intrinsèque – ou spin – des nucléons et leur moment angulaire orbital. De nombreuses conséquences de cette hypothèse sur la structure des niveaux d'énergie [...]

Niels Bohr et Ivan P. Pavlov

Niels Bohr et Ivan P. Pavlov

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Le physicien danois Niels Bohr et le physiologiste russe Ivan Petrovitch Pavlov en 1934. 

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James Chadwick

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Niels Bohr et Ivan P. Pavlov

Niels Bohr et Ivan P. Pavlov
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  • : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 10 août 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-les-principes-physiques/