VOL.1 PHYSIQUE NUCLEAIRE - IAEA

LES GRANDS PROBLÈMES DE LA PHYSIQUE NUCLÉAIRE
2. les forces effectives
liant les nucléons
dans le noyau
Les énergies de liaison des noyaux, les énergies
de séparation des nucléons, le mélange des configurations
du modèle des couches et les sections
efficaces de diffusion élastique et inélastique dépendent
tous de l'interaction effective qui lie les
nucléons. A cause de la force tenseur et de la répulsion
à courte portée (voir chapitre 1C-1 : Interaction
nucléon-nucléon), la force nucléon-nucléon
produit des corrélations à courte portée qui ne peuvent
être décrites par un mélange d'un nombre
suffisamment petit de configurations du modèle
des couches et on doit par conséquent avoir recours
à une resommation partielle mais infinie de
diagrammes en échelle afin de calculer une force
effective qui représente, dans un sous espace composé
d'un nombre faible de configurations, les
excitations virtuelles des nucléons en dehors de
cet espace. C'est l'objet du calcul de la force effective
agissant entre les nucléons. La resommation
des diagrammes en échelle porte le nom de
la théorie de Brueckner.
L'énergie de liaison de la matière nucléaire
Notre connaissance des forces effectives a beaucoup
progressé par l'étude approfondie de la matière
nucléaire, définie comme un noyau infiniment
grand dont on néglige les forces de Coulomb et les
forces gravitationnelles, (qui lient les étoiles à neutrons).
La matière nucléaire simplifie le problème
à cause de l'absence d'effets de surface et de
couches. Bethe a proposé une classification des
diagrammes de la théorie des perturbations en une
série faisant Intervenir successivement les diagrammes
où deux, trois, quatre,... nucléons diffusant
en dehors de la mer de Ferai). Aux densités
nucléaires (0,17 nucléons/fm") il semble que cette
série devrait converger mais on n'est pas certain
qu'elle converge aux basses densités (à partir environ
de 1/6 de la densité nucléaire où par ailleurs
des condensations pourraient se produire sous
formes d'amas de noyaux de fer par exemple) ni
aux hautes densités (telles qu'on en trouverait au
centre des étoiles a neutrons où les nucléons ont
une énergie cinétique suffisante pour se transformer
spontanément en d'autres hadrons). Jusqu'à
présent on a calculé en détail le premier terme
faisant intervenir la diffusion de deux nucléons
(théorie de Brueckner), avec certaines approxima­
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tions le deuxième terme où trois nucléons diffusent
(et faisant appel à la théorie de Faddeev), et on a
seulement estimé grossièrement le troisième terme
qui contient les corrélations à quatre nucléons
dans la matière nucléaire. Il sera nécessaire d'améliorer
les estimations du deuxième et troisième
terme, en prenant soin, en particulier, de bien traiter
la force tenseur.
Dans l'état actuel de la théorie il manque environ
4 MeV d'énergie de liaison par nucléon. Les calculs
montrent en outre MB l'énergie de liaison est
très sensible aux effets i.. - couche de l'interaction
nucléon-nucléon, mais, lorsque l'interaction
est modifiée de façon à donner la môme diffusion
et les mêmes propriétés du deuton mais une matrice
de diffusion hors couche différente, on s'aperçoit
qu'on ne peut obtenir l'énergie de liaison
expérimentale qu'au prix d'une densité d'équilibre
trop forte. Toutes sones de corrections ont été
proposées à la théorie (l'une demandant à Inclure
les excitations virtuelles du nucléon lui-même qui
se transforme en un N* à la suite d'une absorption
d'un méson n) mais la question n'est pas encore
tranchée. Malheureusement les expériences cherchant
à «valuer soit la matrice de diffusion horscouche
(bremsthrahlung p-p par exemple) soit la
compressiblllté du noyau, soit encore les corrélations
à courte portée n'ont pas encore abouti.
A partir de ces calculs on a pu définir récemment
une interaction effective dans les noyaux, dans
l'approximation de la densité locale selon laquelle
deux nucléons Interagissent dans le noyau comme
s'ils étalent plongés dans une matière nucléaire
Infinie dont la densité serait égale à la densité de
matière au voisinage de ces nucléons. Cette interaction
dépend de la densité et de l'énergie des
orbites où se trouvent les nucléons et ces deux
propriétés la distinguent des Interactions effectives
phénoménologiques utilisées jusqu'alors pour les
calculs Hartree-Fock. Ajoutons, qu'après une correction
phénoménologique de la partie à courte
portée introduite pour saturer correctement la matière
nucléaire, ces interactions effectives donnent
de meilleurs résultats tant pour les énergies que
pour les densités de charge (voir chapitre 1A-5 :
Densités de charge et de matière) que toutes les
interactions effectives dont on avait cherché précédemment
à deviner la forme et qui en outre dépendaient
d'un grand nombre de paramètres ajustables.
On a aussi cherché à résoudre les équations de la
théorie de Brueckner dans les noyaux finis, sans
passer par l'intermédiaire de la matière nucléaire.