VOL.1 PHYSIQUE NUCLEAIRE - IAEA

chapitre 2 - B
vers une macrophysique
nucléaire
1. Fission et fusion : phénomènes
voisins? p 61
2. Fission p 64
3. Fusion et collisions de
noyaux complexes p 71
1. fission et fusion :
phenomenon voisins ?
Au début de la physique nucléaire, la connaissance
d^ noyau était beaucoup trop rudlmentalre pour
que l'on puisse en tenter une description microscopique.
Des modèles nucléaires simples furent
donc imaginés et utilisés pour décrire les phénomènes
connus à l'époque. C'est ainsi que naquirent
les modèles de la goutte liquide et du noyau
composé dans lesquels n'Intervient aucun aspect
de la structure nucléaire. Cette approche macroscopique
et statistique du problème à N corps a
permis d'effectuer de grands progrès dans la phase
initiale de la physique nucléaire. Mais ces succès
furent rapidement limités par les hypothèses trop
simplistes de ces modèles. Une étape décisive fut
franchie avec la venue du modèle en couches et
du modèle collectif. La structure en couches des
noyaux, sin.ilaire en beaucoup d'aspects à celle
des atomes, permet d'expliquer des excitations
simples du noyau, du type particule — trou par
exemple. De même, le modèle collectif permet de
comprendre les excitations collectives du type
vibration ou rotation. Dans les deux cas, les états
du noyau qui sont décrits sont assez peu différents
de l'état fondamental que ce soit du point
de vue de l'énergie ou de la déformation. Ces
modèles ne permettent donc pas de traiter l'interaction
de deux agrégats nucléaires dans le phénomène
de fission spontanée ou provoquée ou
dans les réactions Induites par ions lourds. En
effet, ces deux phénomènes mettent en jeu des
énergies, des déformations, voire même des transferts
de matière nucléaire trop importants pour
pouvoir être décrits par les modèles microscopiques
tels qu'ils sont connus à l'heure actuelle.
Des progrès spectaculaires ont été accomplis dans
ces deux domaines lorsque Strutinsky montra la
manière de corriger le vieux modèle de la goutte
liquide pour tenir compte des effets de couche.
On revient donc à une certaine macroscopie
nucléaire en taisant appel è ce modèle corrigé de
la goutte liquide tant pour le calcul statique de
l'énergie potentielle des noyaux très déformés que
pour l'aspect dynamique des processus considérés
dans lesquels la viscosité du système peut jouer
un rôle important
Avant d'aborder plus en détail et séparément la
fission et la fusion de deux noyaux lourds, nous
allons d'abord procéder a une vue d'ensemble de
ces deux phénomènes pour en dégager tes traits
communs et les différences,
Dans les deux cas, Il s'agit de l'Interaction de deux
gros agrégats nucléaires, soit qu'ils proviennent
de la cassure d'un système lourd Instable donnant
ainsi naissance à deux fragments qui, échappant
rapidement a l'attraction des forces nucléaires, se
repoussent par effet coulomblen (fission), soit que
l'un d'eux, placé dans une cible bombardée par
un faisceau d'ions lourds issus d'un accélérateur,
absorbe un des Ions Incidents pour former un
système composé lourd complexe (fusion).
Ces deux processus semblent, grosso modo, inverses
l'un de l'autre. Ils diffèrent cependant par un
aspect essentiel ; dans un cas. celui de la fission,
la cassure du système initial produit deux fragments
riches en neutrons, déformés et excités, qui
se désexcitent en vol par émission de neutrons
et de rayons y prompts ; dans l'autre cas, celui
de la fusion de deux noyaux, ces derniers sont au
départ dans leur état fondamental. Pour que le
processus de fusion soit exactement inverse de
celui de la fission il faudrait produire et accélérer
les noyaux instables émis dans la fission, soit dans
les états excités tels qu'ils existent au moment
de la scission soit dans leur état fondamental mais
dans un flux de neutrons et de rayons Y. Ces
conditions sont Impossibles à réaliser dans la pratique
et c'est dans ce sens que l'on dit souvent
que la fission est un processus Irréversible.
Historiquement l'étude de la fission dont la découverte
remonte à environ 35 ans est nettement plus
ancienne que celle des Ions lourds qui n'a démarré
que récemment grâce aux progrès techniques
accomplis tant dans le domaine des sources d'ions
que dans celui des accélérateurs. Les techniques