NOYAU ATOMIQUE

noyau (atomique)

Un noyau atomique est le composant central d’un atome et est constitué de divers nucléons , ayant tendance à s'associer par paires

 CONSTITUTION d'un NOYAU ATOMIQUE

-le noyau est le groupage de A nucléons, décomposables en (Z protons + N neutrons)

A est le nombre de masse et Z le numéro atomique

Les nucléons s’assemblent en couches concentriques de compositions numériquement susceptibles de saturation (2, 6, 12, 8,12, 32...) et constituent des volumes de forme ovoïdale.Ceux à couches pleines sont les plus stables -c’est à dire les moins excitables- et ceci à cause de l’interaction "forte" entre eux

-représentation graphique des noyaux stables

la courbe (Z en fonction de N) présente l’aspect d’une ligne dite de stabilité: c’est sensiblement une 1/2 droite, voisine de 38° sur l’horizontale (en prenant même échelle en abscisses et ordonnées)

-caractéristiques du noyau

--Le plus léger noyau est celui de l’hydrogène (1 proton p, de 1,672.10-27 kg)

puis le deutéron (1 p + 1 neutron n, donc une masse à peu près double) jusqu’à l’uranium (92 p + 146 n) et même les transuraniens extrêmes (118 p + # 182 n)

--Masse volumique d’un noyau: en moyenne 3.1017kg/m3

--Distribution spatiale des nucléons (fonction de leur distance par rapport au centre): la densité volumique nucléique h*v (en pourcentage) est environ la suivante 

Si lr est le rayon du noyau (valeur moyenne de 10-15 m)

82% des nucléons sont compris dans la zone entre [0 lr , donc le centre et 0,8 lr]

11 autres % sont compris dans la zone entre (0,8 et 1) lr

et 7% dans la zone allant de (1 à 1,2) lr

 

--Densité nucléaire

le nombre de nucléons par unité de volume (densité volumique h*v) est sensiblement le même pour tous les corps (1,7.1044 nucléon / m3)

 

NOYAU MAGIQUE

Nom donné aux noyaux stables, donc où (Z + N) vaut 2, ou 8, ou 20, ou 28, ou 50, ou 82, ou 126, ou 152

(sauf que dans certains cas -comme le 42Si à 28 nucléons- la stabilité ne soit pas aussi confirmée que la formule théorique le prévoit)

Nota: les noyaux doublement magiques sont ceux où (Z+ N) est magique et en outre où les valeurs de Z et de N sont chacune (aussi) des valeurs magiques telles que citées

 

EXCITATION des NOYAUX

L'excitation est l’acquisition d’une énergie nouvelle, apportée par une cause externe

-excitation de vibration (apportée en surface)

E=  h.ω.(np+ J / 2)

où Ea(J)= énergie de vibration

h = moment cinétique quantifié, "constante de Planck réduite" (1,054.10-34J-s/rad)

ω(rad/s)= vitesse angulaire

np= nombre de phonons

J = nombre quantique de moment cinétique global

-excitation apportée par une onde élastique progressive

dans le réseau d'un corps cristallin

E= a.f.(n+ J/2)

où a(J-s)= action de phonon (créé quand il y a perturbation thermique des atomes)

f (Hz)= fréquence de la vibration élastique et n = nombre de phonons

-excitation apportée par rotation

Ero = h².J.(J + 1) / 2I

Ero(J)= énergie de rotation

J = nombre quantique de moment cinétique global

h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)

I(kg-m²)= moment d’inertie du noyau (envers l’axe de rotation passant par le centre)

-excitation par un autre nucléon

L'échange énergétique entre 2 nucléons produit un méson (un type de boson hadron)

E = j*.Y* = (Y*.2h.exp-J.l²) / c.lr²

E(J)= énergie pour apparition d’un méson entre 2 nucléons

j*(kg/m-sr)= potentiel de Yukawa (ou d’excitation gravitationnel, valant 1,347.1027 kg/m-sr)

Y*(m3-sr/s²)= charge mésonique

h = moment cinétique quantifié, h barre, constante de Planck réduite (1,054.10-34J-s/rad)

J(m-1)= (m.c / h) où m est la masse du méson

l2(m)= distance limite jusqu'où peut s’exercer l’interaction d’échange

(de l’ordre de 2.10-15m, soit 2 fm)

c(m/s)= constante d’Einstein (2,99792458 .108 m/s)

l1(m)= distance entre les 2 nucléons

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