Abstrait

Une brève note sur les modèles de noyaux et la mécanique quantique

Jackson Henry

Plusieurs modèles du noyau ont également été proposés, dans lesquels les nucléons occupent des orbitales, très semblables aux orbitales atomiques de la théorie de la physique atomique. Ces modèles ondulatoires imaginent que les nucléons sont soit des particules ponctuelles de taille infime dans des puits de potentiel, soit des ondes de probabilité comme dans le « modèle optique », orbitant sans frottement à grande vitesse dans des puits de potentiel.

Dans les modèles ci-dessus, les nucléons peuvent occuper des orbitales par paires, du fait qu'ils sont des fermions, ce qui permet d'expliquer les effets Z et N pairs/impairs bien connus des expériences. La nature exacte et la capacité des couches nucléaires diffèrent de celles des électrons dans les orbitales atomiques, principalement parce que le puits de potentiel dans lequel les nucléons se déplacent (en particulier dans les noyaux plus gros) est assez différent du puits de potentiel électromagnétique central qui lie les électrons dans les atomes. Une certaine ressemblance avec les modèles d'orbitales atomiques peut être observée dans un petit noyau atomique comme celui de l'hélium-4, dans lequel les deux protons et les deux neutrons occupent séparément des orbitales 1s analogues à l'orbitale 1s pour les deux électrons de l'atome d'hélium, et atteignent une stabilité inhabituelle pour la même raison. Les noyaux à 5 nucléons sont tous extrêmement instables et de courte durée de vie, alors que l'hélium-3, à 3 nucléons, est très stable même en l'absence d'une couche orbitale 1s fermée. Un autre noyau à 3 nucléons, le triton hydrogène-3, est instable et se désintègre en hélium-3 une fois isolé. Une faible stabilité nucléaire avec 2 nucléons {NP} dans l'orbitale 1s se retrouve dans le deutéron hydrogène-2, avec un seul nucléon dans chacun des puits de potentiel proton et neutron.