« Le noyau atomique/Le noyau atomique : propriétés, constituants, description » : différence entre les versions
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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.
On vient de voir que le spin est quantifié, à savoir qu'il ne peut prendre que des valeurs bien précises, ici entière ou demi-entières. Mais on peut aller plus loin : le moment orbital est lui aussi quantifié. Et par corolaire, le moment cinétique total aussi. Dans le détail, une formule de la mécanique quantique nous dit que le moment cinétique J, S ou L mesuré sur un axe, pour un objet, vaut :
: <math>J_x = \hbar \cdot j</math>, avec j un entier quelconque.
Si on fait le calcul de la norme du vecteur J, on a :
: <math>|\vec{J}|^2 = J_x^2 + J_y^2 + J_z^2 = \hbar^2 j(j+1)</math>
Les deux équations précédentes sont tout aussi valables si on remplace J par S ou par L.
===Le moment magnétique du noyau===
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