VOL.1 PHYSIQUE NUCLEAIRE - IAEA

LES GRANDS PROBLÈMES DE LA PHYSIQUE NUCLÉAIRE
par une force effective plus faible et régulière que
dans le vide.
Le problème nucléaire se sépare ainsi en deux
parties : d'une part l'étude de la dynamique des
nucléons captés dans le puits de potentiel et dont
un petit nombre diffuse d'une orbite à l'autre au
voisinage de la surface de Fermi. à la suite d'interactions
avec la force effective. C'est l'objet du
modèle des couches dont le développement est
évoqué dans cette section. Puisqu'un très grand
nombre de réactions directes et de transitions
nucléaires ne mettent en jeu que le mouvement
d'un petit nombre de nucléons autour de la surface
de Fermi, le modèle des couches est le plus approprié
à la description précise de ces processus.
D'autre part la deuxième partie du problème nucléaire
consiste à étudier le puits de potentiel
moyen par la théorie de Hartree-Fock ainsi que
l'interaction effective des nucléons dans le noyau
(voir chapitre 1 C-2 : Interactions nucléon-nucléon
et Forces effectives). La théorie de Hartree-Fock
est nécessaire pour étudier soit le détail du potentiel
moyen (voir chapitre 1 A-S : Distributions de
Matière et Couches profondes) soit des processus
tels que ta fission où le potentiel moyen est très
fortement perturbé (voir chapitre 2 B-2). Mais il
est évident qu'une telle séparation du problème
nucléaire n'est Jamais nette à cause par exemple
du changement, voire de la déformation, que peut
subir le potentiel moyen lorsque plusieurs nucléons
font des transitions vers de nouvelles orbites ou
encore à cause de la dépendance même de la
force effective des orbites occupées par les nucléons,
i cause de la polarisation que ceux-ci font
subir au milieu où ils se propagent.
A priori, le domaine d'appllcaVion privilégié du
modèle des couches doit être celui des mécanismes
où les nucléons interviennent individuellement
(transfert d'un nucléon, radioactivité P, transitions
électromagnétiques, par exemple). Mais la puissance
et les solides assises expérimentales de ce
modèle ont suggéré d'en étendre l'application.
Anlsi, lorsqu'on entreprend une étude microscopique
des réactions nucléaires, qui mettent en jeu
des configurations très compliquées et non liées,
des états de couches différentes peuvent fournir
une base commode et naturelle pour les fonctions
d'onde étudiées. Ou encore, lorsqu'on décrit la
dynamique d'un noyau fisslonant, les effets de
couche Jouent un râle déterminant pour amender
la description grossière que fournirait une analogie
d'une goutte liquide, le modèle des couches apparaissant
è cette occasion comme un outil privilégié
H
pour Introduire le caractère quanttque des phénomènes
nucléaires. Ou enfin, grâce au modèle
unifié de Bohr et Mottelson, dans la description
d'états à caractère collectif, le modèle des couches
fournit à nouveau la base naturelle sur laquelle
peut être projetée la fonction d'onde nucléaire
pour faire apparaître le couplage entre le mouvement
collectif et le mouvement des nucléons individuels.
Ainsi donc, la portée d'une description
de la distribution des nucléons en couches quantifiées
d'énergie, englobe non seulement les phénomènes
individuels mais aussi les phénomènes les
plus collectifs que l'on observe dans le noyau.
Dynamique des nucléons de valence et mélange
de eonflguraoona
Une fols le puits de potentiel donné le problème
du modèle des couches se pose ainsi : construire
ot choisir toutes les configurations que peuvent
prendre le* nucléons « de valence » dans les
orbites voisines de la surface de Fermi et diagonallser
dans l'espace de ces configurations l'Hamiltonlen
contenant l'interaction effective. Le noyau
sera décrit avec d'autant plus de précision que le
nombre de configurations sera élevé (ou qu'elles
seront judicieusement choisies) la description
devenant i la limite exacte lorsque toutes les
configurations sont incluses dans le traitement Ce
travail a déjà été très développé grâce à d'Importants
programmes de calcul numérique sur ordinateur.
Il s'agit là des calculs les plus précis dont
on dispose en spectroscopie nucléaire.
Une question légitime se pose alors. Le modèle
en couches est-il un modèle nucléaire ou est-il
tout simplement le modèle du noyau ? Peut-on
lui demander de décrire, de rassembler, tous les
phénomènes nucléaires ? Bien que cette question
ait une portée générale et théorique évidente, des
considérations pratiques risquent de la rendre
quelque peu académique. En effet, un traitement
complet d'un noyau par le modèle des couches
dépasse très vite les possibilités des physiciens
et des ordinateurs. Ainsi, pour calculer les fonctions
d'ondes des noyaux de la couche (1 f, 2 p),
il faut d'abord évaluer des coefficients de parenté
fractionnelle dont le nombre s'élève à 6 millions.
Comment gérer une table de nombre aussi gigantesque
? Plusieurs possibilités doivent être envisagées.
Il faut, ou bien que se constituent pour l'utilisation
des programmes numériques du modèle des
couches des équipes spécialisées disposant de
moyens de calcul numérique importants et regroupant
un grand nombre de physiciens, ou bien,