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Modèle du noyau composé.
Le modèle du noyau composé est un modèle décrivant l'interaction d'un neutron et d'un noyau-cible. Il a été introduit en 1935 par Eugène Wigner et développé notamment par Niels Bohr. Il est notamment utilisé pour la modélisation des interactions résonnante dans le cadre de la loi de Breit et Wigner.[1]
Description
modifierIl s'agit d'une description en 3 étapes successives de l'état du noyau, lors de la collision d'un neutron incident sur le noyau-cible.
Voie d'entrée
modifierIncorporation du neutron incident au noyau-cible. Un nouveau noyau hautement énergétique et instable se forme. L'excès d'énergie provient, pour les noyaux lourds, principalement de l'excès de masse dans le noyau nouvellement formé plutôt que de l'énergie cinétique du neutron incident. L'étape de formation de la liaison neutron-noyau est de l'ordre de 10-22 secondes.
Noyau composé
modifierIl s'agit de la durée pendant laquelle le noyau composé conserve ses liaisons nucléaires inchangées, après l'incorporation du noyau incident. Cette durée est d'environ 10-14secondes, et est plus grande que les temps caractéristiques de diffusion de l'énergie apportée lors de la formation du noyau. Comme l'uniformisation de l'énergie au sein du noyau dure moins longtemps que la vie du noyau composé, on peut considérer que la manière dont le noyau se désintègre, c'est-à-dire la voie de sortie, est indépendante de la voie d'entrée.
Voie de sortie
modifierUne fois que le noyau se désintègre, il peut se produire les sorties suivantes :
- Diffusion résonante élastique : un neutron est émis et possède l'énergie du neutron avant la collision et le noyau-cible reprend son état initial.Cette interaction est toujours possible.
- Diffusion résonante élastique : un neutron est émis avec une énergie plus faible que le neutron incident, le noyau-cible est dans un état excité. Il émet un rayonnement gamma par désexcitation. Il s'agit d'une réaction dont le seuil est le premier niveau d'énergie du noyau-cible.
- Réaction (n,2n) : deux neutrons sont émis, le noyau-cible possède un neutron de moins qu'avant l'interaction avec le neutron.
- Réaction (n, particule chargée) : les produits de la réaction sont un nouveau noyau, et une particule chargé (particule alpha, proton...). Il peut y avoir un seuil ou non.
- Fission : le noyau composé se désintègre en de nouveaux noyaux, généralement deux : les produits de fission. Il peut aussi y avoir des neutrons émis. Il peut y avoir un seuil ou non.[2]
Limites
modifierL'indépendance entre la voie d'entrée et de sortie du noyau composé est une approximation. On peut raffiner le modèle en tenant compte des fluctuations des largeurs de voies. Cette correction augmente les sections efficaces des interactions élastiques et diminues celles des interactions inélastiques.[3]
Voir aussi
modifierArticles connexes
modifierNotes et références
modifier- « Théories du noyau », NOYAUX ET PARTICULES, (lire en ligne, consulté le )
- Reuss, Paul, 1940-, Précis de neutronique, EDP Science, (ISBN 2868836372, OCLC 173240735, lire en ligne), p. 71
- « CEA - DAM - Physique Nucléaire », sur www-phynu.cea.fr (consulté le )
