Nombre magique (physique)

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En physique nucléaire, un nombre magique est un nombre de protons ou de neutrons pour lequel un noyau atomique est particulièrement stable; dans le modèle en couches, cela correspond à un arrangement en couches complètes. Les sept nombres magiques (connus en 2006) sont :

2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 (la séquence A018226 de l'OEIS)
Une approche théorique montre que 184 pourrait également être un nombre magique.

Sommaire

[modifier] Propriétés

Les noyaux atomiques ayant un tel nombre de protons ou de neutrons ont une énergie de liaison par nucléon plus élevée que celle prédite par la formule de Weizsäcker, et sont ainsi plus stables par rapport à la désintégration nucléaire. Les noyaux qui ont à la fois un nombre de neutrons et un nombre de protons égaux à l'un des nombres magiques sont dits doublement magiques, et sont particulièrement stables. C'est par exemple le cas du Plomb 208 qui est constitué de 82 protons et 126 neutrons. Le Calcium 48, constitué de 20 protons et 28 neutrons, est également très stable, et ce malgré un nombre de neutrons élevé pour un élément léger. Dans certains systèmes à très haute densité, comme dans les étoiles à neutrons, certains noyaux inconnus en laboratoire peuvent se former, comportant un nombre anormalement élevé de neutrons, ceux-ci correspondant à un nombre magique. Un exemple connu est le krypton 118 comportant 36 protons et 82 neutrons[1].

[modifier] Dérivation

Les nombres magiques, découverts dans les années 1940, ont été déterminés à l'origine par des études empiriques. Cependant, si la forme du potentiel nucléaire est connue, alors il est possible de résoudre l'équation de Schrödinger pour le mouvement des nucléons, et ainsi de déterminer les niveaux d'énergie. On admet que les couches nucléaires apparaissent quand la séparation entre niveaux d'énergie dépasse de façon significative la séparation locale moyenne.

Les nombres magiques correspondent à des couches entièrement remplies; par exemple, le nombre magique 8 correspond à la situation où les niveaux d'énergie 1s1/2, 1p3/2, 1p1/2 sont remplis, car il existe un large intervalle entre le niveau d'énergie 1p1/2 et son plus proche successeur 1d5/2.

[modifier] Voir aussi

[modifier] Liens internes

[modifier] Liens externes

[modifier] Note

  1. ↑ Source : (en) Andrew G. Lyne & Francis Graham Smith, Pulsar astronomy, Cambridge University Press, 1re édition, 274 pages (1990) ISBN 0-521-32681-8, page 20.