NUCLÉAIRE (PHYSIQUE)Noyau atomique

Forme d'équilibre des noyaux

La méthode la plus courante pour obtenir des renseignements sur la forme, ou plus exactement les dimensions, des noyaux, consiste à diriger un faisceau de particules sur une cible contenant l'élément qu'on cherche à étudier, de façon à mesurer, à l'aide de détecteurs, la distribution angulaire des particules diffusées par les noyaux cibles. Si l'accélérateur utilisé délivre des particules de longueur d'onde appropriée, on obtient ainsi une sorte de radioscopie du noyau de l'élément considéré. C'est déjà de cette façon que Rutherford – reprenant les expériences de Geiger et Marsden effectuées avec des particules α issues de sources radioactives – remit en cause les anciens modèles de l'atome (J. J. Thomson) et proposa l'existence d'un noyau central.

Les particules de prédilection pour entreprendre ces mesures sont les électrons de quelques centaines de mégaélectronvolts (λ < 1 fm). Ils permettent, en effet, une analyse très rigoureuse des résultats dans la mesure où, à ces énergies, ils ne subissent, avec les nucléons, que l'interaction électromagnétique connue de façon très précise. L'expression qui reproduit assez bien la distribution de charge des noyaux, obtenue par transformée de Fourier de la distribution angulaire de leur diffusion élastique, est :

où R = r₀A^1/3, avec r₀ = 1,17 fm, définit le rayon nucléaire, a = 2,2 fm est la longueur, dite épaisseur de peau, sur laquelle la densité passe de 90 p. 100 à 10 p. 100 de sa valeur centrale (fig. 1). D'autres expériences, par exemple celles que l'on mène avec des particules sensibles à l'interaction forte, comme le neutron, confirment que la matière dans les noyaux suit cette distribution caractérisée par une densité centrale pratiquement constante et une surface diffuse.

Comme la diffusion élastique est comparable à une pose photographique (ΔE = 0 correspond à Δt = ∞), elle ne fournit pas la forme exacte des noyaux mais son enveloppe dans une sphère. Pour l'obtenir, on exploite d'autres méthodes complémentaires. La plus connue est celle qui consis [...]

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