VOL.1 PHYSIQUE NUCLEAIRE - IAEA

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I ^iV/y/^ iirvvvw 20 40 60 M WO 120 140 ISO Angle dt diffusion (tftgrts) Figure S — Un example tie la qualité de /'accord avec l'expérience que permet un calcul tie la section efficace de diffusion élastique dans le cadre du modèle optique. Il s'agit Ici de la diliuslon de protons de 30,3 MeV par une série de noyaux. sections efficaces de réactions directes (voir cidessous). Au cours des dernières années, de gros efforts ont été faits pour tenter de calculer le potentiel optique à partir de grandeurs plus fondamentales. On considère généralement que, au moins au premier ordre, la partie réelle du potentiel est simplement le recouvrement de la distribution de matière du noyau-cible avec une interaction effective entre le projectile et les nucléons du noyau-cible. De remarquables succès ont ainsi été obtenus pour les potentiels proton-noyau et a-noyau. Outre l'intérêt évident de s'approcher d'un vrai calcul microscopique, ces méthodes ont permis d'obtenir des informations sur la distribution de matière des noyaux, une fols l'Interaction effective • calibrée >sur des noyaux connus. Dans l'avenir on peut espérer : — de vrais calculs microscopiques dans le cas nucléon-noyau. L'intérêt de tels calculs ne sera pas de mieux reproduire les sections efficaces mais de mieux comprendre, et sans doute d'améliorer les paramétrlsations actuelles, — des calculs au moins semi-microscopiques dans le cas des ions lourds. De tels calculs devraient permettre de préciser l'existence et la forme du potentiel optique des ions lourds pour lequel règne aujourd'hui une certaine confusion : doit-il être profond, ou au contraire peu profond ? quel rayon doit-ll avoir ? quelle forme à la surface ? possèdet-il un - csur répulsif » ? Autant de questions auxquelles l'analyse des sections efficaces de diffusion élastique expérimentale ne permettent pas de répondre, et pour lesquelles un calcul au moins semi-microscopique devrait servir de guide précieux. 33
LES GRANDS PROBLÈMES DE LA PHYSKJUE NUCLÉAIRE Les réactions directes Le concept de réaction nucléaire directe est aussi ancien que celui du modèle optique. Dans une réaction directe, le temps d'interaction est très court, de l'ordre de grandeur du temps de passage du projectile, et on passe instantanément de l'état initial à l'état final : très peu de degrés de liberté du système sont mis en jeu. Depuis quelque vingt ans, la théorie des réactions directes s'est considérablement développée et raffinée par l'usage de l'approximation de Born généralisée aux ondes distordues par le potentiel optique. C'est grâce ft cette approximation qu'on a pu interpréter la diffusion Inélastique ainsi que les réactions de transfert où des nucléons sont échangés entre la cible et le projectile. Un très grand nombre de renseignements concernant la structure nucléaire a pu être obtenu ainsi. L'approximation de Born généralisée aux ondes distordues a surtout été appliquée aux réactions Induites par das particules légères (A < 4) mais on en étend aujourd'hui l'application aux réactions induites entre ions lourds (voir chapitre 2C). La diffusion InMaatiqu* La diffusion Inélastique est une réaction au cours de laquelle un projectile excite le noyau, sans qu'il y ait eu de transfert de nucléons. Dans les cas où seul un degré de liberté collectif est mis en jeu, la diffusion Inélastique n'est qu'une extension de la diffusion élastique. En effet, dans le modèle unifié de Bohr et de Mottelson le projectile ne fait que déformer, ou bien il induit en rotation, le potentiel optique. C'est ainsi que les nombreuses études de diffusion élastique et inélastique de protons, deutons, particules » ont mis en évidence l'existence dans les noyaux d'états fortement collectifs tels que les vibrations quadrupolaires des noyaux pair-pair, les vibrations octupolalres des noyaux sphériques et les bandes de rotation des noyaux déformés (voir chapitre 1A-2). L'analyse des sections efficaces de diffusion inélastique peut être améliorée en utilisant l'approximation dite des voies couplées plutôt qe l'approximation de Born. Dans l'approximation des voles couplées on inclut tous les processus où le noyau fait un nombre quelconque de transitions entre un certain nombre d'états choisis d'avance. C'est, par exemple, grâce i cette méthode des voies couplées que l'analyse de diffusion inélastique de particules a par le *Sm a mis en évidence une déformation hexadécupolaire de ce noyau. 34 Les réactions de transfert A l'opposé de la diffusion inélastique, qui excite prélérentiellement les modes collectifs, les réactions de transfert d'un nucléon mettent en évidence les états a un nucléon dans les noyaux. La réaction qui a apporté peut-être la plus belle moisson de résultats, c'est la réaction (d, p) de strippage du deuton, c'est-à-dire celle de la capture directe d'un neutron par le noyau cible. C'est en effet un cas où l'approximation de Born généralisée aux ondes distordues est excellente. Si le noyau cible est pair-pair et donc de spin nul, la transition vers un état de moment cinétique donné ne peut se faire qu'en transférant un moment cinétique orbital bien défini, que l'on peut identifier directement à l'aide des distributions angulaires des protons émis (flg. 6). De plus, les sections efficaces sont proportionnelles è la probabilité pour le neutron transféré d'occuper une orbite définie du modèle des couches. Ces réactions ont eu un Intérêt capital pour établir définitivement le modèle des couches, et Interpréter d'après ce modèle les spectres des noyaux. L'essentiel des connaissances spectroscopies que nous avons aujourd'hui des noyaux est issu de données de rapt ou strippage, analysées grâce è l'approximation de Born généralisée aux ondes distordues. Cette méthode fait désormais parte de l'arsenal du physicien nucléaire. Les principales applications de ces méthodes aux réactions où un ou deux nucléons sont transférés sont discutées dans la section suivante. L'application aux transferts d'agrégats entre ions lourds est discutée dans le chapitre 2C-2. 3. transfert d'un et deux nucléons ; les couches profondes du noyau Transfert d'un ou deux nucléons Le transfert d'un nucléon a permis d'obtenir une somme considérable d'informations sur la structure des états nucléaires par des réactions de type A (a, b) B où a saisit un nucléon du noyau cible A, ou bien dépose sur A un nucléon supplémentaire. La dépendance de la section efficace avec l'angle d'émission de la particule b correspondante permet de déduire les propriétés dynamiques du nucléon transféré, de connaître en particulier le moment angulaire quantifié qu'il possède sur l'orbite dont
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