16. Atomes complexes et et molécules
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16.4.4 Modèle en couches du noyau atomique
Dans le modèle en couches du noyau atomique, on suppose que chaque
nucléon se déplace dans un potentiel moyen créé par les autres nucléons. Ce
potentiel est empiriquement assez proche du potentiel d’un oscillateur harmonique à trois dimensions de fréquence ω, et l’ordre des niveaux est donné
sur la figure 16.4, en prenant l’état fondamental comme zéro d’énergie. On remarquera la différence de notations entre la physique nucléaire et la physique
atomique, celles de la physique nucléaire étant d’ailleurs plus logiques.
2p 3/ 2
1g 9/ 2
2
6
4
3¯ hω
2¯ hω
0
2p
1f
2s
1d
1p
1s
l =0
l =1
l =2
l =3
1f 7/ 2
1d 3/ 2
1p 1/ 2
1p 3/ 2
¯ hω
2
6
2
6
14
10
2
40
20
8
1s 1/ 2 2
4
2
4
8
2
8
20
28
50
10
2s 1/ 2
1d 5/ 2
2
6
2p 1/ 2
1f 5/ 2
Fig. 16.4 – Les premiers niveaux du modèle en couches du noyau. L’effet du couplage spin-orbite est donné sur la partie de droite de la figure.
1. Porter sur la partie gauche de la figure 16.4 la dégénérescence de chacun des niveaux, sans oublier la dégénérescence de spin, ainsi que le nombre
total de nucléons d’un type donné,p r o t o no un e u t r o n ,q ue l’on peut mettre
avec une énergie 0, ≤ ω, ≤ 2ω, ≤ 3ω. Lorsque les protons ou les neutrons
forment une couche complète, les noyaux possèdent des propriétés de stabilité remarquables, tout comme les gaz rares dans le cas des atomes. On dit
alors que le noyau comprend un “nombre magique” de protons ou de neutrons.
Lorsque les nombres de neutrons et de protons sont tous deux magiques, on