|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L'isomérie
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Depuis
une quinzaine d'années, le Service de Physique Nucléaire
de la Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA,
a engagé un important programme d'études théorique
et expérimental sur les noyaux isomères.
|
|
|
|
|
|
Qu'est-ce
qu'un isomère ?
| |
|
Les isomères nucléaires sont des états excités du noyau atomique possédant
une durée de vie longue comparée à l'échelle de temps nucléaire. On appelle
couramment isomère des états dont la durée de vie est mesurable, typiquement
supérieur à la nanoseconde. Un isomère est caractérisé par sa
période de décroissance (temps au bout duquel
la moitié de la population de ces isomères a
disparu), son énergie d’excitation et les nombres
quantiques, spin et parité, relatifs à cet état
spécifique.
|
|
|
On distingue communément 3 familles d’isomères
nucléaires : les isomères de forme, de spin et
les isomères K.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Isomère |
Spin |
Forme |
K |
Noyau |
235U |
238U |
177Lu |
Niveau |
Fondamental |
Isomère |
Fondamental |
Isomère |
Fondamental |
Isomère |
Spin/Parité |
7/2- |
1/2+ |
0+ |
0+ |
7/2+ |
23/2- |
Période radioactive |
7.038 108 ans |
26.8 min |
4.468 109 ans |
280 ns |
6.647 j |
160.44 j |
Energie Isomère |
76.8 eV |
2.5579 MeV |
970.175 keV |
Transition |
E3 |
E2 |
- |
|
|
|
|
|
|
Les états isoméres peuvent être étudiés au moyen de processus électromagnétiques
mettant en jeu des photons ou des électrons, ou par
des processus nucléaires, mettant en jeu des neutrons
ou des réactions nucléaires. Ces différents
mécanismes peuvent se produire dans un accélérateur, dans un réacteur
nucléaire, ou au sein d’une cible laser. |
|
|
|
|
|
Au sein du Service de Physique Nucléaire, l’étude
des isomères couvre diverses activités menées
par ses équipes expérimentales:
|
|
|
|
|
Mesure des moments nucléaires des états isomères de noyaux riches en neutrons,
par exemple les moments gyromagnétique et quadrupolaire du 61mFe au
GANIL à Caen.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Les isomères font aussi l'objet d'études théoriques.
Par exemple, des isomères dans les
noyaux de 192Pb, 194Pb ou 194Hg ont
été prédits par des modèles microscopiques
de type Hartree-Fock-Bogoliubov utilisant la force effective de Gogny.
En particulier, des mesures de l’énergie et du moment d'inertie des bandes
rotationnelles superdéformées ont pu être retrouvées par le calcul.
|
|
|
|
|
|
D'autres études théoriques ont permis de développer des modèles traitant de la désexcitation
d'un état isomère dans un plasma chaud et dense. Ces calculs montrent que les temps de vie
peuvent être modifiés de plusieurs ordres de grandeur.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|