NUCLÉAIRE (PHYSIQUE)Noyau atomique

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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

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.

Résonances à basse énergie

Dessin : Résonances à basse énergie

Dessin

Exemple de résonances obtenues à basse énergie par réaction de neutrons sur le thorium 232. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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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 :

d'où l'idée du mécanisme du noyau composé, inspiré du modèle de la goutte liquide bien avant la découverte du modèle en couches. Selon ce mécanisme, le neutron incident pénètre dans le noyau cible et, par une suite de collisions effectuées en cascade, répartit l'énergie qu'il apporte sur tous les nucléons du noyau composé, finalement produit lorsque l'équilibre statistique est atteint. Comme la cascade s'effectue au hasard, obtenir l'équilibre statistique pren [...]

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Moment quadrupolaire

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Énergie de liaison par nucléon

Énergie de liaison par nucléon
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Noyaux stables et radioactifs : répartition

Noyaux stables et radioactifs : répartition
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Écrit par :

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

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Pour citer l’article

Luc VALENTIN, « NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Noyau atomique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 janvier 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-noyau-atomique/