NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) Noyau atomique
Mécanismes de réaction
Les schémas d'interprétation des résultats spectroscopiques concernant les états liés, individuels et collectifs, du système nucléaire se retrouvent transposés, pour les états de diffusion, dans les modèles d'analyse des réactions induites par des particules ou des ions lourds lors de leur collision avec les noyaux.
Le noyau composé
Résonances à basse énergie
Encyclopædia Universalis France
Historiquement, le premier modèle de collision, dû à Niels Bohr, fut développé pour rendre compte des résultats obtenus avec des neutrons de basse énergie (fig. 17). On y observe des résonances étroites, c'est-à-dire des variations brutales, en fonction de l'énergie des neutrons incidents, de leur probabilité d'interaction avec le noyau cible, ici le thorium 232. Chacune de ces résonances est le signe de l'existence d'un état métastable du « noyau composé » 233Th, formé lorsque le neutron est capturé par le noyau 232Th. Quand cet état se désexcite en émettant un neutron, on aboutit à une diffusion élastique, mais on obtient une réaction, dite de capture radiative, lorsqu'il le fait en émettant un photon, réaction notée 232Th(n, γ)233Th. Parfois, sa désexcitation procède par une fission.
Le temps de vie des états métastables produits de cette façon est donné, comme pour tout état excité, par τ = h/Γ, où Γ est sa largeur naturelle. Par exemple, les largeurs de l'ordre de quelques électronvolts observées avec des neutrons d'environ 100 eV fig. 17) correspondent à τ ≃ 10—15 s. Cette durée est grandement supérieure à celle que mettrait le neutron pour traverser le noyau cible, soit :
Lorsque l'énergie des particules incidentes croît, les états formés deviennent de plus en plus serrés et leur largeur augmente de sorte que la fonction d'excitation se stabilise et devient lisse. Le mécanisme reste pourtant majoritaire, qu'il soit induit par des neutrons, des protons, des particules α... ou même par des ions lourds. Dans ce dernier cas, on le nomme « fusion » mais le noyau produit a toutes les caractéristiques d'un noyau composé, même si son énergie d'excitation et son spin sont élevés. Lorsqu'il en est ainsi, sa désexcitation débute par l'émission de quelques particules, appelée évaporation, et s'achève par une cascade de photons. Dans le référentiel du centre de masse, la distribution angulaire des particules « évaporées » est, comme le modèle l'attend, d'abord isotrope à basse énergie puis symétrique par rapport à π/2, avec une anisotropie d'autant plus forte en creux que le spin est élevé pour atteindre finalement l'allure de la fonction 1/sinΘ.
L'interaction directe
Résultat de réaction
Encyclopædia Universalis France
Si les réactions induites selon le modèle du noyau composé sont bien souvent majoritaires, d'autres peuvent survenir par l'intermédiaire du mécanisme dit de l'interaction directe, tributaire du modèle en couches. L'exemple typique est celui des réactions (p, 2p) effectuées à une énergie suffisante pour que la longueur d'onde réduite, ʎ= h/p, du proton incident soit inférieure ou comparable à l'espacement moyen des nucléons de la cible. Une énergie[...]
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Écrit par
- Luc VALENTIN : professeur à l'Institut de physique nucléaire, université de Paris-VII
Classification
Pour citer cet article
Luc VALENTIN. NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Spectroscopie au voisinage du plomb 208
Encyclopædia Universalis France
Densité de charge
Encyclopædia Universalis France
Moment quadrupolaire
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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ACCÉLÉRATEURS DE PARTICULES
- Écrit par Michel CROZON, Jean-Louis LACLARE
- 3 528 mots
- 3 médias
...qui permit de disposer de sources de particules de faible vitesse : particules α ou noyaux d'hélium (rayonnement α) et électrons (rayonnement β). La physique nucléaire expérimentale démarra avec l'étude des effets de ces rayonnements sur les noyaux atomiques. Très vite, on éprouva le besoin de changer... -
ALPHA RAYONNEMENT
- Écrit par Bernard PIRE
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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...
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ANTIMATIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
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- 4 médias
Les antiprotons lents ouvrent des perspectives inédites en physique nucléaire. En frôlant les noyaux, les antiprotons peuvent exciter des niveaux d'énergie qui ne sont pas facilement accessibles avec des électrons ou des protons. L'annihilation d'un antiproton sur un noyau correspond à un dépôt très... -
ASTRONOMIE
- Écrit par James LEQUEUX
- 11 339 mots
- 20 médias
Les relations entre l'astronomie et la physique nucléaire sont tout à fait comparables. La découverte de l'origine de l'énergie libérée par le Soleil a suivi de peu celle de la transmutation nucléaire, c’est-à-dire la possibilité pour un élément chimique de se transformer en un autre par modification... - Afficher les 55 références
Voir aussi
- NOYAU ATOMIQUE
- ROTATION SPECTRE DE, physique nucléaire
- VIBRATION SPECTRE DE, physique nucléaire
- NOMBRE DE MASSE (A)
- CORIOLIS ACCÉLÉRATION ou FORCE DE
- MOMENT D'INERTIE
- COLLISION, physique
- COLLISIONS INÉLASTIQUES
- NUCLÉAIRES RÉACTIONS
- EXCITATION, physique
- CAPTURE DE NEUTRONS
- CHARGE ÉLECTRIQUE
- COUCHES MODÈLE EN, physique nucléaire
- APPARIEMENT EFFET D', physique nucléaire
- SAXON-WOODS POTENTIEL DE
- QUADRUPOLAIRE MOMENT
- FISSION NUCLÉAIRE
- NUCLÉONS
- GOUTTE LIQUIDE MODÈLE DE LA
- NOMBRES MAGIQUES
- GAZ DE FERMI MODÈLE DU
- NUMÉRO ATOMIQUE ou NOMBRE ATOMIQUE (Z)
- OSCILLATEUR HARMONIQUE
- PAULI PRINCIPE D'EXCLUSION DE
- NUCLÉAIRES FORCES, physique
- LUTÉTIUM
- ÉNERGIE DE LIAISON
- MÉTASTABILITÉ, chimie physique
- NOYAUX DOUBLEMENT MAGIQUES, physique nucléaire
- SPIN-ORBITE INTERACTION
- MODÈLE, physique
- IONS LOURDS FAISCEAUX D'
- STABILITÉ, physique nucléaire
- MODÈLE COLLECTIF, physique nucléaire
- INTERACTION NUCLÉAIRE FAIBLE
- APPROXIMATION
- ÉNERGIE CINÉTIQUE
- DISTRIBUTION DE CHARGE
- INTERACTION NUCLÉAIRE FORTE
- DÉSINTÉGRATION, physique
- RADIOACTIVITÉ ARTIFICIELLE
- DIFFUSION ÉLASTIQUE
- BETHE & WEIZSÄCKER FORMULE DE
- NILSSON MODÈLE DE
- MODÈLE NUCLÉAIRE
- ÉTAT QUANTIQUE
