Introduction à la Physique Subatomique

Introduction à la physique nucléaire
Viktor Zacek ([email protected])
Pav. RJAL bureau 234
Tel : 343 6727
Université de Montréal, Département de physique
Groupe de physique des particules
PHY 3600_Automne_2016______________________________________
Horaire :
Mardi 10:30 – 11:30 Z-205 Pav. Cleire-McNicoll
Jeudi 10:30 – 12 :30 Z-205 Pav. Claire-McNicoll
Table des matières:
1.
Charactéristiques du noyau : (10h)
Buts de la physique nucléaire. Principe des méthodes d’étude. Constitution du noyau.
Section efficace de diffusion, totale et différentielle. Mesure du rayon nucléaire. Énergie
de liaison et masse nucléaire. Nivaux nucléaires. Moment angulaire. Parité. Symétrie des
fonctions d’onde. Moment dipolaire magnétique. Moment quadripolaire électrique.
2.
Le problème à deux corps ; le deuton : (3h)
Forces à deux corps, plusieurs corps. Propriétés statistiques du deuton : énergie de
liaison, moment angulaire, parité. Moment dipolaire magnétique et moment
quadrupolaire électrique. Description quantique du deuton : potentiel, fonction d’onde,
rayon rms. Dépendance des forces nucléaires sur le spin, états singulier et triplet. Forces
tensorielles.
3.
Techniques expérimentales : (3h)
Interaction d’une particule chargée avec la matière. Perte d’énergie par ionisation.
Parcours total d’une particule dans un milieu. Diffsuion multiple, processsus statistiques
et straggling. Principes de détection de particules chargées. Interaction des électrons, des
photons et des neutrons avec la matière.
4. Désintégrations et réactions nucléaires : (9h)
Loi de désintégration. Mesure de vies moyennes. Probabilité de transition. Datation au
Carbon 14. Processus de désintégration nucléaire : rayons gamma, conversion interne,
barrière de Coulomb, neutron, proton, particule , désintégration , capture d’électron,
fission spontanée. Réactions nucléaires. Relations utiles dans les réactions nucléaires.
Accélération des particules. Types de réactions nucléaires. Mécanisme de réactions.
Réactions à ions lourds.
5.
Masses nucléaires ; énergie de liaison : (3h)
Méthodes de mesure des masses : méthode spectrométrique. Méthode de réactions
nucléaires et désintégration. Énergie de liaison/nucléon pour les noyaux stables,
saturation des forces nucléaires et courte portée. Variation des masses en fonction de Z
pour les isobares. Formule semi-empirique de masse, effets de symétrie et corrélation
d’appariement. Discontinuités pour les nombres magiques.
6.
Forces et modèles nucléaires : (4h)
Noyaux miroir, symétrie des forces nucléaires. Aperçu de la théorie mésonique des forces
nucléaires. Forces à plusieurs corps. Forces statiques. Le modèle à une seule particule. Le
modèle à goutte liquide. Le modèle en couches. Interaction résiduelle. Potentiel d’un
oscillateur harmonique. Potentiel à puit carré, niveaux d’énergie. Couplage spinorbite, les nombres magiques. Prédiction du moment angulaire et de la parité de l’état
fondamental des noyaux. États excités et le modèle en couches
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Site Web : http://gpp.viktortec.com/phy3600
Littérature:
- Nuclear Physics, Principles and Applications; J. Lilley (WILEY)
- Nuclear and Particle Physics; W.S.C. Williams, Clarendon Press, Oxford
- Subatomic Physics, H. Frauenfelder, E. M. Henley (Prentice Hall)
- Concepts de Physique Nucléaire, version Juillet 2008, Paul Taras
- Le monde subatomique / Physique subatomique-noyaux et particules, Tomes I et
II, Luc Valentin (Herman)
- Fundamentals of Nuclear Physics, N.A. Jelley (Cambridge) Concepts of Nuclear
Physics, B. Cohen (McGraw-Hill)
- Radiation Detection and Measurement, G. Knoll (Wiley)
- Techniques for nuclear and particle physics experiments, W.R. Leo (Springer)
- Structure of the nucleus M.A. Preston and R.K. Bhaduri (Addison-Wesley)
Evaluation:
4 Devoirs:
20%
Examen intra: 35%
Examen final : 45%