NUCLÉAIRE (PHYSIQUE)Noyau atomique

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Modèles en couches

Effectivement, le modèle en couches est un modèle de structure nucléaire comparable à bien des égards au modèle planétaire atomique. Il constitue la pierre angulaire de la physique nucléaire en ce sens que son ambition est de rendre compte de la structure des noyaux en termes microscopiques, c'est-à-dire à l'aide des propriétés individuelles de ses constituants. Sa démarche, pour contourner le problème à N corps, consiste à recourir, dans un premier temps, à l'approximation dite du potentiel moyen en espérant traiter ensuite toutes les interactions résiduelles des nucléons comme des perturbations.

Le potentiel moyen

Construire le potentiel moyen d'un système, c'est remplacer de façon approximative la somme des interactions deux à deux de ses constituants par leur moyenne dans le volume qu'ils occupent. Dans le cas des noyaux, cela revient à admettre qu'en première approximation tout se passe comme si l'interaction s'exerçant entre chaque nucléon et tous les autres, les (A — 1) restants, pouvait être simulée par un puits de potentiel. Pour cette moyenne des interactions à deux corps sur toute la densité de matière nucléaire, l'idée la plus simple est de lui attribuer, compte tenu de la saturation des forces nucléaires, une intensité proportionnelle à la densité de nucléons, c'est-à-dire une profondeur centrale indépendante de A et une allure caractérisée par une surface diffuse, soit, pour les noyaux sphériques associés aux nombres magiques :

où les paramètres R et a ont été définis lors de la distribution de charge des noyaux et où V0 est typiquement de 50 MeV, ordre de grandeur déjà obtenu par le modèle du gaz de Fermi. Bien entendu, pour les noyaux qui présentent un excès de neutrons, cette partie nucléaire du potentiel moyen, dite de Woods-Saxon, est un peu plus profonde pour les protons que pour les neutrons, selon l'argument déjà exposé pour justifier l'existence du terme d'asymétrie de la formule de Bethe et Weizsäcker. De plus, pour les protons, il y a lieu de lui adjoindre une partie coulombienne Vc (fig. 9). En fait, comme nous allons le v [...]

Potentiel moyen pour les neutrons et les protons

Dessin : Potentiel moyen pour les neutrons et les protons

Dessin

Allure du potentiel moyen pour les neutrons (N) et les protons (P). 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 16 pages

Médias de l’article

Densité de charge

Densité de charge
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Moment quadrupolaire

Moment quadrupolaire
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Énergie de liaison par nucléon

Énergie de liaison par nucléon
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Noyaux stables et radioactifs : répartition

Noyaux stables et radioactifs : répartition
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 17 médias de l'article


Écrit par :

  • : professeur à l'Institut de physique nucléaire, université de Paris-VII

Classification

Autres références

«  NUCLÉAIRE PHYSIQUE  » est également traité dans :

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 108 mots
  •  • 2 médias

On connaît actuellement des centaines de noyaux atomiques. Chacun est représenté par son nombre atomique Z, c'est-à-dire le nombre de protons qu'il contient, et par son nombre de masse A, qui correspond au nombre total de ses nucléons (protons ou neutrons). Des éléments contenant le même nombre de protons mais possédant des nombres de masse différents sont d […] Lire la suite

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes

  • Écrit par 
  • René BIMBOT, 
  • René LÉTOLLE
  •  • 5 429 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Chimie et physique nucléaires »  : […] De même que le chimiste doit provoquer des réactions à partir de corps purs et séparer ensuite les produits formés, le chimiste nucléaire qui étudie une réaction nucléaire donnée doit la réaliser à partir de partenaires isotopiquement purs et identifier totalement (éléments et isotopes) les produits de réaction. En ce qui concerne la cible, on utilise soit un élément mono-isotopique ( 27 Al, 197 A […] Lire la suite

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds

  • Écrit par 
  • Marc LEFORT, 
  • Bernard PIRE
  •  • 7 204 mots
  •  • 5 médias

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 mécanism […] Lire la suite

ALPHA RAYONNEMENT

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 185 mots

Rayonnement le moins pénétrant émis par les substances radioactives, sous la forme de noyaux d'hélium 4. Il avait été reconnu dès 1903 par Ernest Rutherford comme formé de particules chargées positivement et de masse proche de celle de l'atome d'hélium. La théorie de la désintégration alpha fut proposée en 1927 par George Gamow, Ronald Gurney et Edward U. Condon. La réaction ( A , Z ) → ( A  — 4, […] Lire la suite

ANTIMATIÈRE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE, 
  • Jean-Marc RICHARD
  •  • 6 912 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Antimatière en laboratoire »  : […] Les particules de l'espace interplanétaire arrivant dans l'atmosphère y subissent des collisions et modifient ainsi l'énergie des particules qu'elles rencontrent. Si leur vitesse est suffisante, elles peuvent créer des paires électron- positon au cours de ces chocs, en libérant leur énergie cinétique. Ce sont les positons créés par ce processus qui ont été observés par Anderson. C'est seulement en […] Lire la suite

ASTRONOMIE

  • Écrit par 
  • James LEQUEUX
  •  • 11 308 mots
  •  • 20 médias

Dans le chapitre « 1900-1950 : les débuts de l'astronomie contemporaine »  : […] Il est quelque peu arbitraire de faire commencer avec le xx e  siècle l'astronomie contemporaine et ses grands instruments. Les premiers grands télescopes sont bien antérieurs, puisque ceux de William Herschel datent de la fin du xviii e  siècle et que William Parsons (lord Rosse, 1800-1867) achève en 1845 en Irlande un télescope géant de 182 centimètres d'ouverture, le plus grand télescope à miro […] Lire la suite

BÊTA RAYONNEMENT

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 172 mots

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

BETHE HANS (1906-2005)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 781 mots

Le physicien nucléaire américain Hans Bethe, né le 2 juillet 1906 à Strasbourg, dans une Alsace alors allemande, est décédé le 6 mars 2005 dans sa maison d'Ithaca (État de New York), près de l'université Cornell où il mena la plus grande part de ses recherches. Avec lui disparaît un des derniers acteurs de la révolution quantique qui transforma profondément la physique fondamentale pendant les pr […] Lire la suite

BLOCH FELIX (1905-1983)

  • Écrit par 
  • Viorel SERGIESCO
  •  • 322 mots

Physicien d'origine suisse né le 23 octobre 1905 à Zurich, mort le 10 septembre 1983 à Zurich. Naturalisé américain (1939), professeur à l'université Stanford (Californie), Prix Nobel de physique (avec E. M. Purcell, 1952), Bloch a effectué de nombreux travaux théoriques et parfois expérimentaux, en physique de la matière condensée particulièrement. Il est un des créateurs de la méthode de la rés […] Lire la suite

BOHR AAGE (1922-2009)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 424 mots

Né le 19 juin 1922 à Copenhague et mort le 8 septembre 2009 dans sa ville natale, Aage Bohr est le quatrième fils du pionnier de la physique atomique, Niels Bohr (Prix Nobel de physique en 1922), et côtoie dès son enfance tous les fondateurs de la physique quantique qui séjournaient fréquemment à l'Institut de physique théorique de Copenhague (qui deviendra plus tard l'institut Niels-Bohr) où la f […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Luc VALENTIN, « NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-noyau-atomique/