VOL.1 PHYSIQUE NUCLEAIRE - IAEA

chapitre 1 -A
les modèles nucléaires
et la structure des noyaux
1. Le modèle des couches ... p 13
2. Les modes collectifs des
noyaux p 15
— les vibrations
— les rotations
— la supraconductivité de la
surface nucléaire
3. Les noyaux de transition p 18
4. Les corrélations alphas et le
modèle des quartets p 19
5. Les densités de charge et de
matière p 21
6. La surface nucléaire p 22
7. Les transitions électromagnétiques
et les temps de vie .. p 23
8. La radioactivité P et les interactions
faibles p 25
Les modèles nucléaires sont des représentations
semi-phénoménologiques des phénomènes observés
qui font ressortir un aspect partiel — mais
essentiel — de la dynamique. Souvent difflciiks —
à première vue — à concilier entre eux ils jouent
un rôle indispensable en physique nucléaire car
ils permettent une classification qualitative et quantitative
des propriétés nucléaires et ils servent
d'étape à la construction d'une théorie microscopique
unificatrice.
A la base de presque tous les modèles de la structure
nucléaire on retrouve le modèle des couches
qui assimile le noyau à un puits de potentiel dans
lequel les nucléons décrivent des orbites quantifiées.
On rend compte aisément des déformations
des noyaux en prenant un puits non sphérique et
le modèle unifié de Bohr et de Mottelson permet
de comprendre les mouvements collectifs en les
associant aux déformations de ce puits. Mais deux
autres propriétés viennent moduler la structure
des noyaux : la supraconductivité de la surface
nucléaire et les corrélations alpha.
La supraconductivité nucléaire résulte de ce que
deux neutrons ou deux protons cherchent à former
une paire dont les mouvements sont fortement
corrélés. Les corrélations alpha, encore
imparfaitement comprises, résultent de la très forte
éne-jie de liaison que prend un système de deux
neutrons et de deux protons ayant une corrélation
spatiale qui les maintient rapprochés les uns des
auties. Nous terminons ce chapitre par l'étude des
propriétés électromagnétiques des états nucléaires
et de là radioactivité bêta. Il s'agit là de processus
qui ne perturbent pas la structure nucléaire puisque
les Interactions faibles et électromagnétiques
sont beaucoup plus faibles que les forceB nucléaires.
C'est ainsi que l'étude des transitions électromagnétiques
et de la radioactivité bêta forment
un outil de ' choix pour sonder la structure des
noyaux. Ceux-ci à leur tour peuvent contribuer à
éclairer certains problèmes fondamentaux concernant
les interactions faibles.
1. le modèle des couches
Description et domaine* d'application du modèle
des couches
Dans le noyau les interactions entre les nucléons
sont à la fols intenses et de courte portée. Il semblerait
dès lors que le mouvement des nucléons
dans le noyau devrait être décrit par une succession
d'interactions fortes qui modifieraient continuellement
sa trajectoire. Pourtant, toute une série
de faits expérimentaux ont conduit à Imaginer le
noyau comme un puits de potentiel dans lequel
les nucléons décrivent des orbites quantifiées. Ces
orbites se groupent par paquets d'orbites dégénérées
en énergie et qui forment ainsi des couches.
Le succès étendu de ce modèle des couches
paraît paradoxal vu la nature de l'interaction
nucléon-nucléon (intense au voisinage d'un nucléon,
faible dès qu'on s'en éloigne).
L'explication de ce paradoxe peut être trouvés
dans le principe d'exclusion de Pauli qui interdit
à chaque orbite d'être occupée par plus d'un
nucléon. Ainsi, dans le milieu nucléaire où les
orbites voisines sont déjà occupées par des
nucléons le libre parcours moyen d'un nucléon est
considérable et deux nucléons n'interaglssent que
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