VOL.1 PHYSIQUE NUCLEAIRE - IAEA

L'apport physique des atomes exotiques
L'apport de la physique des atomes exotiques à
la physique est d'ores et déjà d'un grand intérêt.
En ce qui concerne la connaissance du noyau, citons
:
— La détermination précise des premiers moments
de la distribution de charge des noyaux,
en particulier leur rayon quadratique moyen, leur
épaisseur de peau et leur rayon à mi-hauteur (voir
chapitre 1A-5). Les précisions, dans le cas du
plomb, sont de l'ordre de quelques 10 J
An. En
ce qui concerne la compréhension de la structure
nucléaire, cette extrême précision dans les valeurs
absolues de ces paramètres n'est pas d'un intérêt
capital au stade actuel de nos connaissances. Les
calculs consistant en la distribution de charge ne
sont pas encore à ce niveau de précision. Mais
les comparaisons entre isotopes ou Isotones fournissent
des teats plus significatifs des modèles
nucléaires. Enlln, la connaiisanee de ces données
présente un Intérêt Indirect en imposant une
contrainte rigoureuse lors de l'analyse d'expériences
telles que la diffusion d'électrons de haute
énergie. En effet, ces expériences fournissent la
transformée de Fourier de la distribution de charge
(c'est en tous cas une vue assez exacte des
choses pour un noyau léger). Mais le domaine
d'exploration de la variable courante est fini, et la
précision statistique limitée ; il n'est donc pas possible
d'obtenir d'une manière unlvoque la distribution
de charge. La contrainte d'un rayon quadratique
moyen bien défini permet de limiter la gamme
des solutions possibles.
— La structure hyperfine des raies des atomes
muonlques a été mesurée pour des transitions entre
états de nombre quantique assez bas. L'interprétation
des résultats dépend alors de ia distribution
spatiale du moment quadrupolaire. Actuellement,
la précision des données, inclus celles
provenant d'autre i types d'expériences, ne permet
pas d'extraire sans ambiguïté la distribution spatiale
du moment qu&.'rupolalre. Dans l'avenir, les
sources plus intenses i> mesons p autoriseront
l'emploi de spectromètres à cristal courbe de faible
efficacité mais capables de résolution de 50 ou
100 eV ; on pourra alors mesurer l'écart hyperfin
sur des transitions relatives à des nombres quantiques
(n, I) plus élevés, actuellement trop faible
pour être distingué avec les détecteurs au Ge.
Pour les orbites correspondantes, le moment quadrupolaire
est pratiquement ponctuel ; la mesure
devrait donc fournir directement ta valeur du moment
quadrupolaire, et ceci avec une précision
nettement meilleure que celle obtenue dans les
autres types d'expériences.
— La distribution des nucléons commence à être
étudiée à l'aide des atomes kaoniques. Le mode
d'absorption dominant du kaon est celui qui a
lieu sur un nucléon :
K- + N -* Y + n
Par conséquent, le taux de capture, et donc la
largeur des raies, dépendent de la densité des nucléons
et de la densité du méson K dans son orbite
atomique. La forme particulière do cette dernière,
voisine d'une coquille sphérique plus ou moins
proche de la surface nucléaire, devrait permettre
d'étudier la surface de* noyaux. On commence à
peine è mesurer les largeur* des raies, et il est
encore trop tel pour tirer des conclusions quantitatives.
Néanmoins, il semble bien que l'interprétation
des résultats soit plus compliquée qu'on ne
l'imaginait initialement, principalement A cause
d'une résonance dans le système méson K-nucléon
(vers 1405 MeV, c'est-à-dire une trentaine de MeV
en-dessous de la somme de leurs masses au repos).
L'Interaction résonante du K- avec un nucléon
rend le taux de capture fortement dépendant
de l'état du nucléon considéré, et ne permet plus
d'établir une relation simple entre ce taux et le
produit des densités de nucléon et de méson K
en un point donné.
— L'étude de la distribution des nucléons par la
mesure des spectres des atomes antiprotoniques
en est à ses débuts. Elle a l'avantage de ne pas
présenter d'interaction résonante entre l'antiproton
et les nucléons.
Ces deux derniers domaines d'études sont étroitement
dépendants de la connaissance du mécanisme
d'Interaction des mésons * et K et de
l'antiproton avec les noyaux. En fait, les résultats
sur les spectres des atomes formés avec ces particules
sont analysés en vue de déterminer et le potentiel
d'interaction, et la distribution de matière
des noyaux. Il en découle une ambiguïté qu'on
rencontre déjà dans l'étude de la structure nucléaire
par interaction de particules lourdes avec les
noyaux, où le rôle de la structure du noyau cible
ne peut pas toujours être clairement séparé de celui
du mécanisme d'interaction.
Dans le domaine de la physique des particules élémentaires,
les atomes exotiques ont apporté une
contribution importante. Citons entre autres :
— la mesure de la masse du méson n - par une
détermination précise de l'énergie d'une raie de
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