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Depuis le début du 20ème siècle et la découverte du noyau atomique par E. Rutherford, les physiciens cherchent à comprendre la structure du noyau atomique. La stabilité ou l’instabilité des noyaux dépend de la répartition entre protons et neutrons. On sait depuis les années 1940 que certains noyaux possèdent une plus grande stabilité énergétique pour des valeurs particulières (2, 8, 20, 28, 50, 82 et 126) de protons et/ou de neutrons: on parle alors de nombres « magiques ». Pour expliquer cela, des modèles théoriques ont été développés en prenant en compte les interactions entre les nucléons. Certains supposent une répartition des nucléons sur des niveaux énergétiques bien distincts (modèle en couche) analogue à celle des électrons dans l’atome. Les noyaux « magiques » sont analogues aux gaz rares pour les atomes.
Depuis les années 1930, les constants progrès technologiques et instrumentaux ont permis de découvrir plus de 2000 noyaux artificiels et d’étudier leurs propriétés (masse, demi-vie, états d’énergie…). Cependant, il reste encore à l’heure actuelle au moins encore autant de noyaux à découvrir pour comprendre où se situe la limite de leur stabilité.
Les recherches menées en laboratoire tentent donc de comprendre à la fois comment sont produits les noyaux dans les étoiles (nucléosynthèse) mais également pourquoi l’on observe sur Terre des noyaux atomiques (éléments chimiques) plus abondants que d’autres. Les chercheurs recréent donc en laboratoire des noyaux artificiels pour explorer les limites de la stabilité en protons/neutrons (noyaux exotiques) mais aussi en masse (noyaux super-lourds). Ils étudient également la forme des noyaux (noyaux superdéformés) et leur rayon (noyaux à halos). Enfin, on découvre encore aujourd’hui de nouvelles radioactivités, extrêmement rares, qui peuvent apporter des informations à la fois sur les interactions dans le noyau atomique (2 protons, clusters, fission spontanée) mais également sur l’origine de l’univers (radioactivité double bêta).
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NUCLEUS
