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

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===Le moment magnétique du noyau===
 
Du fait de sa rotation et de sa charge, le noyau se comporte comme un aimant. En effet, une particule chargée qui tourne sur elle-même génère un champ magnétique. On s'attend donc à ce que le noyau aieait un champ magnétique crée par la conjonction de sa charge et de son spin. Pour décrire l'aimantation du noyau, on lui donne un '''moment magnétique''', un vecteur dont la direction est celle de l'axe nord-sud de l'aimant, et la norme est l'intensité du champ magnétique. Moment magnétique <math>\mu</math>, charge <math>Q</math> et moment cinétique <math>I</math> sont reliés par l'équation suivante :
 
: <math>\vec{\mu} = \frac{Q \hbar}{2 m} \vec{J}</math>
: <math>\vec{\mu} = \frac{Q \hbar}{2 m} \sum^{n} \left( \vec{S_n} + \vec{L_n} \right)</math>
 
Dans le noyau, la force nucléaire fait que les spins des nucléons ne se dirigent pas n'importe comment. La configuration la plus énergétiquement favorable est celle où les nucléons se groupent par deux, de telle manière que leurs spins soient opposés. Par exemple, un proton va s'associer avec un neutron de telle manière que l'un aieait un spin égal à <math>+ \frac{1}{2}</math> et l'autre un spin de <math>- \frac{1}{2}</math>. En clair, les spins s'annulent deux à deux. Précisons que la même chose survient pour les moments angulaires.
 
Le spin total du noyau, qui est la somme des spins des nucléons, dépend donc de la parité du nombre de masse. Si le noyau a un nombre pair de nucléons, alors son spin est nul. Mais si le nombre de masse est impair, alors son spin sera demi-entier. En théorie, le moment magnétique du noyau est donc soit nul, soit égal à la moitié du magnéton nucléaire. Mais cette tendance n'est pas parfaite, surtout quand le noyau a beaucoup de nucléons. Dans les faits, certains gros noyaux ont un moment magnétique plus important que le magnéton nucléaire. Mais aucun n'a été observé avec un moment magnétique supérieur à <math>6 M</math>.
===Les moments électriques du noyau===
 
La répartition des charges électriques dans le noyau est rarement homogène, ce qui fait que l'on peut observer des déviations par rapport à la loi de Coulomb. Si on est éloigné du noyau, on peut considérer que sa charge est ponctuelle et a loi de Coulomb s'applique à la perfection. Mais si on s'approche, la répartition inhomogène des charges change la donne et on observe de petites déviations. Ces déviations sont la somme de ce qu'on appelle des ''moments électriques''. Le plus connu est le dipôle électrique, qui est composé d'une charge positive et d'une charge négative espacés d'une distance non-nulle. Mais il existe aussi des tri-pôles (trois charges séparées), des quadrupôles (champ crée par quatre charges séparées), etc. Si on prend le champ électrique d'un noyau, on peut le voir comme la somme d'un champ qui suit la loi de Coulomb, du champ en <math>1 \over r^3</math> crée par un dipôle électrique, d'un champ en <math>1 \over r^4</math> d'un tri-pôle, d'un champ en <math>1 \over r^5</math> d'un quadrupôle, etc. Les moments électriques dépendent fortement de la forme du noyau. Si celui-ci est sphérique, on n'observe que le champ de la loi de Coulomb, sauf quand on est très près du noyau. Mais si le noyau est déformé, on observe une contribution quadrupolairequadripolaire, éventuellement d'autres moments électriques. Par exemple, un noyau de forme ovale a de bonne chances d'avoir un moment quadrupolairequadripolaire, sauf si les charges sont exceptionnellement bien réparties.
 
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