Cours de physique nucléaire - Structure Nucléaire

Abdeslam Hoummada ([e-mail])

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Cours dephysiquenucléaireAbdeslamHoummadaChapitre :Modèle de la Cours de physique nucléairegoutte liquideStructure NucléaireAbdeslam Hoummada ([e-mail])Faculté des Sciences Ain Chock http://ruphe.fsac.ac.maAnnée 2007-20081 / 48Chapitre I :Modèle de la goutte liquideCours dephysiquenucléaireAbdeslamHoummadaChapitre :Modèle de la 1 INTRODUCTIONgoutte liquide2 / 48Chapitre I :Modèle de la goutte liquideCours dephysiquenucléaireAbdeslamHoummadaChapitre :Modèle de la 1 INTRODUCTIONgoutte liquide2 Termes correctifs :Energie de couche2 / 48Chapitre I :Modèle de la goutte liquideCours dephysiquenucléaireAbdeslamHoummadaChapitre :Modèle de la 1 INTRODUCTIONgoutte liquide2 Termes correctifs :Energie de couche3 Modèle du gaz de Fermi2 / 48Notions de baseCours dephysiquenucléaireAbdeslamHoummadaINTRODUCTION1 INTRODUCTIONTermes correctifs:Energie de coucheModèle du gazde Fermi2 Termes correctifs :Energie de couche3 Modèle du gaz de Fermi3 / 48INTRODUCTIONCours de Pour avoir une image du noyau nous devons commencer parphysiquenucléaire définir ses principales caractéristiques dont on peut citer :AbdeslamHoummada Masse, charge, spin, moment magnétique,...INTRODUCTION Noyau = N + Z c’est à dire A = Z + Nneutrons protonsTermes correctifs 1: neutron : M = 939:57MeV, charge q = 0 et spin : s =n 2Energie de couche 1proton : M = 939:57MeV, q = 0 et spin : s =pModèle du gaz 2de Fermi Supposons que le noyau ...

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Extrait

Coursde physique unlcaéri A e dbseal ou m Hadmm ha a Ctrpi oM :e elèdaled tuogquidtelie 8

Année 2007-2008

Faculté des Sciences Ain Chockhttp://ruphe.fsac.ac.ma

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Cours de physique nucléaire Structure Nucléaire

Abdeslam Hoummada ([e-mail])

Cours de physique nucléaire

Abdeslam Hoummada

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Chapitre : Modèle de goutte liquide

Chapitre I :Mod�le de

1

INTRODUCTION

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Chapitre I :Mod�le de la goutte liquide

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Termes correctifs : Energie de couche

Coursde admmou m H laesbd e A riaélcun euqisyhp quidteligout delaèdel :e oM iprtC a ah

Chapitre I :Mod�le de la goutte liquide

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Termes correctifs : Energie de couche

Mod�le du gaz de Fermi

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Notions de base

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esla e Abd éairnucl ORUDI a TN mmdaH m uo reorscmeer N T IOCT cedeigrenE : sfitc syhpeuqi uoCedsr uohc M e dolèdeguza deFermi 

INTRODUCTION

Pour avoir une image du noyau nous devons commencer par dénirses principales caractéristiques dont on peut citer : Masse, charge, spin, moment magnétique,... Noyau=N neutrons +Z protons c'est à direA=Z+N neutron :M n =939.57MeV, chargeq=0 et spin :s= 1 2 proton :M p =939.57MeV, chargeq=0 et spin :s= 1 2 Supposons que le noyau soit sphérique, son volume va dépendre de son rayon R. La valeur du rayon R dépend de la méthode expérimentale. Diffusion des neutrons Diffusion des électrons ou des muonsou des alphas le volume nucléaire est proportionnel au nombre de nucléons dans le noyau, ce-ci a pour conséquence : La densité nucléaire est constante pour tous les noyaux la mati�re nucléaire est incompressible VA↔V=kA↔R=R A 1 3 

484/

dbseal H m uommda I a ysique nucléaire A rocstcer : sfi renE RONTCTDUN T IO meer za ed degu ieFmr ecougied odèl che M

La structure du noyau

48

Le noyau d'un atome est constitué de protons et de neutrons qui portent le nom de nucléons. Noyau ou nuclide noté ZA X A est le nombre de masse Z est le numéro Atomique A=Z+Nest le nombre total de nucléons Isotope Même nombre de protons nombre de neutrons différent 6 12 C(98.9%), 6 31 C(1.1%), 4 6 1 C Les masses des atomes sont presque des multiples entiers de la masse de l'atome d'hydrog�ne. La valeur précise de la masse d'un isotope s'exprime en fonction de l'unité de masse atomique (u).

Denition Par dénition,la masse de l'atome neutre de l'isotope 6 21 Cdu carbone est égale exactement à 12 u.

/5 Coursde ph

g N A =1u= 1 0221 1g 6. dnneseop A N:u àt 21g E 7 k  2 10 rlmerixp = 32 01x63 x45066.1 d'avogadro. Unemo àeaptrriudonbmer atN A esom2g:1rrcoedelC 6 21 tnoctnei uoev 2 c rT eM/V5.11 4 u=0x10   4858g=5. uqimotaessamedétni'uelrdeualavrl 75eM/V 2 c56=u39.9g=1.00865x10  27 k 01x9k 13  = e m n 01.9 le'éroctssmaeled =u1i.139VeM5 6 2 c/ 8/4 0   x15460.6(1u=e1 8 01x9799.2()gk 72 x10   4924 2 = 1. m/s) iAsnM5Ve39.1 01 =J ssmatoeani'udetétcnodnoiuqimfneevalent en esonéqui m= 2 codnn néreig E e ouC ig:enéresa-soimn protsedu 2 mas E=mcpemretreinredeL 2 atelareltdenviro c/ m 2 saes 832.M8Ve n m n =1.67 duneutro 4627   01x p m no 6.1=2707=96ukg 27 .0=1 a INT mmad CTIORODU emcsT N retcfiroer ysph ders clnu ueiq dbA eriaé uoH malse rmi 1u=1.66054x10 2  k 7 =g39.1M5Vec/ En s : gierecedchou doM e delèzagu eFed

84/7

Densité de mati�re : =938.10 38 MeV/cm 3 =1.710 11 kg/cm 3

mA = 3 4 3 R Le rayon nucléaire varie entre : 2.10   13 cmet 10.10   13 cmavec 1fm=10   13 cm Densité de nucléons : n= 4 3 R A 3 =10 38 N/cm 3 

Dimension du noyau

rayon du noyau : 10  12 cm rayon de l'atome : 10   8 cm R Atome = R Noyau 10 4

  OITCUDOR csemreT N ifctreor gierEn s : uohcdece lèdeM e do deFe ugaz rmi ouCders ysphqieu unlcaéri A e dbeslam Hoummada INT



m(16)(1.66054x10  27 kg/u) 10 17 kg/m 3 = V = (1.16x10   43 m 3 ) =2.29x

La masse d'un atome d'oxyg�ne(A=16)est 16 u. La masse volumique est :

V= 3 4 R 3 = 3 4 (1.2x10   15 ) 3 A=1.16x10   43 m 3

Avec 1fm=10  15 m Comme le volume d'une sph�re est proportionnel àR 3 , on voit que le volume est proportionnel à A Example Quelle est la masse volumique d'un noyau type, par exemple 6 8 1 O

/48

Dimension du noyau

R=1.2A 1 fm 3

8 eigrocedehcu èdoMdulez d ga ereFmi NIRTDOCUITNO eTmrescorrectifs : Ene yhisuq n e cuéliaer Abdeslam Hoummada urCoe p sd

s : ifctre edgierEn T NOITCUD rocsemre Ferm az dei hc M eceuo degudolè 94/8

Cette valeur est plus de 10 14 fois supérieure à la masse volumique de l'eau. la masse volumique ne dépend pas de A. La densité est à peu pr�s la même pour tous les noyaux. De telles valeurs de masses volumiques sont observées dans les étoiles à neutrons.

ed hpsyqi Cuosr e A ir esbd nu ue éacl I ada ORTN H mal mmuo