26.1. Les nuclides et les particules associées
Isotones de nombre de neutrons N : nuclides de même nombre N de nucléons ;
Nuclides miroirs : deux nuclides qui diffèrent par la permutation de Z et de N ;
Nuclide dans un état excité, noté
A
Z D N * ;
Nuclide isomère, noté
A m
Z D N : nuclide excité dans un état métastable (c’est-à-dire
de longue durée de vie).
Ainsi,
12
6 C et
13
6 C sont des isotopes de carbone,
14
6 C et
14
7 N sont des isobares de nombre
de masse 14,
13
6 C et
14
7 N sont des isobares à 7 neutrons,
7
3 Li 4 et
7
4 Be 3 sont des nuclides
miroirs,
115
49 In* est un nuclide excité,
115 m
48
Cd est un isomère.
26.1.3 Propriétés des nuclides
Les premières expériences de diffusion coulombienne de particules a (issues d’une
source radioactive) par une feuille d’or donnent au nuclide un rayon inférieur à 26 fm
(E. Rutherford, 1911). Des expériences de diffusion d’électrons rapides (R. Hofstadter,
de 1953 à 1958) montrent que la densité de la matière nucléaire décroît sur une épaisseur
de l’ordre du fm à la périphérie du nuclide. Le rayon nucléaire est d’environ 7 fm pour
l’or (A = 197) et 3 fm pour l’oxygène (A = 16).
Théorème 26.1
Le rayon nucléaire donné par les expériences de diffusion étant
R = R 0 ·A
1/3 o` u R 0 ≈
1,1 fm avec des ´
electr ons
1,4 fm avec des par ticules nucl´ eair es
le volume par nucléon est approximativement le même dans tous les nuclides.
Les nuclides dont N ou Z est un nombre magique (2, 8, 20, 28, 50, 82 ou 126) ont
des propriétés remarquables par rapport à leurs voisins (plus grande stabilité...).
Le neutron et le proton ont un moment cinétique intrinsèque de spin
#–
S , de nombre
quantique s = 1 / 2, et un moment magnétique de spin (tableau 25.5).
Théorème 26.2
Le moment cinétique de spin du nuclide,
#–
S , est caractérisé par un nombre quantique de spin noté I :
||
#–
S || = ·
I · (I + 1)
S z = · m I o` u m I = − I , − I + 1, ..., + I
.
• I est nul pour les nuclides de A et Z pairs ;
• I est entier non nul (1, 2, ...) pour les nuclides de A pair et Z impair ;
• I est demi-entier (1 / 2, 3 / 2, ...) pour les nuclides de A impair.
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
513
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 513 — #523
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Isotones de nombre de neutrons N : nuclides de même nombre N de nucléons ;
Nuclides miroirs : deux nuclides qui diffèrent par la permutation de Z et de N ;
Nuclide dans un état excité, noté
A
Z D N * ;
Nuclide isomère, noté
A m
Z D N : nuclide excité dans un état métastable (c’est-à-dire
de longue durée de vie).
Ainsi,
12
6 C et
13
6 C sont des isotopes de carbone,
14
6 C et
14
7 N sont des isobares de nombre
de masse 14,
13
6 C et
14
7 N sont des isobares à 7 neutrons,
7
3 Li 4 et
7
4 Be 3 sont des nuclides
miroirs,
115
49 In* est un nuclide excité,
115 m
48
Cd est un isomère.
26.1.3 Propriétés des nuclides
Les premières expériences de diffusion coulombienne de particules a (issues d’une
source radioactive) par une feuille d’or donnent au nuclide un rayon inférieur à 26 fm
(E. Rutherford, 1911). Des expériences de diffusion d’électrons rapides (R. Hofstadter,
de 1953 à 1958) montrent que la densité de la matière nucléaire décroît sur une épaisseur
de l’ordre du fm à la périphérie du nuclide. Le rayon nucléaire est d’environ 7 fm pour
l’or (A = 197) et 3 fm pour l’oxygène (A = 16).
Théorème 26.1
Le rayon nucléaire donné par les expériences de diffusion étant
R = R 0 ·A
1/3 o` u R 0 ≈
1,1 fm avec des ´
electr ons
1,4 fm avec des par ticules nucl´ eair es
le volume par nucléon est approximativement le même dans tous les nuclides.
Les nuclides dont N ou Z est un nombre magique (2, 8, 20, 28, 50, 82 ou 126) ont
des propriétés remarquables par rapport à leurs voisins (plus grande stabilité...).
Le neutron et le proton ont un moment cinétique intrinsèque de spin
#–
S , de nombre
quantique s = 1 / 2, et un moment magnétique de spin (tableau 25.5).
Théorème 26.2
Le moment cinétique de spin du nuclide,
#–
S , est caractérisé par un nombre quantique de spin noté I :
||
#–
S || = ·
I · (I + 1)
S z = · m I o` u m I = − I , − I + 1, ..., + I
.
• I est nul pour les nuclides de A et Z pairs ;
• I est entier non nul (1, 2, ...) pour les nuclides de A pair et Z impair ;
• I est demi-entier (1 / 2, 3 / 2, ...) pour les nuclides de A impair.
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