Différences entre les versions de « Le noyau atomique/Le noyau atomique : propriétés, constituants, description »

m
|<math>M = Z \times M_z + N \times M_n + \Delta M</math>
|}
 
==Le spin et le moment cinétique du noyau==
 
Comme toutes les particules, le noyau tourne sur lui-même, ce qui lui donne un moment cinétique intrinsèque appelé le spin (pour rappel, le moment cinétique est une quantité conservée qui est aux rotations ce que l'impulsion mv est aux translations). Le spin du noyau est un vecteur dont la direction est l'axe de rotation du noyau et dont la norme est la vitesse de rotation. Le spin du noyau est la somme des moments cinétiques des protons et neutrons, de la même manière que le spin d'un nucléon est la somme des moments cinétiques des quarks qui le composent.
 
Le spin des nucléons a une grande importance dans la structure de l'intérieur du noyau. Pour comprendre pourquoi, faisons quelques rappels sur les bosons et fermions. Les bosons sont des particules dont le spin ne peut prendre qu'une valeur entière, comme 0, 1, 2, 3, 4, etc. A l'inverse, les fermions ont des spin fractionnaires, et plus précisément des spins qui sont de la forme <math>n + \frac{1}{2}</math>. Cette distinction entre bosons et fermions est de première importance. Divers résultats en physique quantique et en physique statistique montrent que les deux types de particules se comportent très différemment dans de nombreuses situations. Les protons et neutrons sont tous des fermions, dont le spin ne peut valoir que deux valeurs : <math>+ \frac{1}{2}</math> et <math>- \frac{1}{2}</math>. Diverses théories disent que les nucléons s'assemblent en couples dans le noyau, qui se comportent comme des bosons. Et cela a un grand impact dans les théories de la structure nucléaire.
 
Un nucléon a deux moments cinétiques : un spin lié au fait qu'il tourne sur lui-même, et un moment cinétique angulaire lié au fait qu'il tourne autour du centre du noyau. Pur faire une comparaison, prenons le moment angulaire de la planète Terre : d'un coté elle tourne autour du Soleil, de l'autre elle tourne sur elle-même. On peut donc lui attribuer deux moments cinétiques : un moment cinétique intrinsèque lié à la rotation, et un moment cinétique angulaire lié à sa révolution autour du Soleil. Pour un nucléon dans le noyau, c'est pareil, sauf que le nucléon tourne sur lui-même et autour du centre du noyau. Ces deux moments cinétiques sont des vecteurs, dont la direction est l'axe de rotation/révolution, et la norme la vitesse de rotation/révolution. Le moment cinétique total d'un nucléon est la somme vectorielle de ces deux moments angulaires. En notant le spin d'un nucléon <math>s_n</math>, son moment angulaire <math>g_n</math> et <math>l_n</math> son moment angulaire, on a :
 
: <math>\vec{l_n} = \vec{s_n} + \vec{g_n}</math>
 
Le moment angulaire du noyau est la somme vectorielle des moments angulaires de tous les nucléons, ce qui donne :
 
: <math>I = \sum^{n} \vec{l_n} = \sum^{n} \left( \vec{s_n} + \vec{g_n} \right)</math>
 
<noinclude>
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