Les réactions nucléaires  
     
   
     
  Le modèle de pré-équilibre  
     
 
Le besoin d'introduire la notion de pré-équilibre est apparu lorsque des énergies de projectile supérieures à la dizaine de MeV ont été disponibles. En effet, à basse énergie, il était parfaitement possible de combiner le modèle du noyau composé avec les composantes directes fournies par le potentiel optique pour décrire de manière satisfaisante les données expérimentales. Par contre dès lors que l'énergie du projectile est grande, il peut y avoir des émissions de particules qui ne sont pas correctement décrites par le modèle du noyau composé.
  
     
 
Dans une vision semi-classique, le projectile subit des chocs successifs avec les nucléons du noyau et le système composite (cible+projectile) peut émettre des particules avant de parvenir à une situation d'équilibre. Ces particules ont une énergie moyenne plus élevée que les particules émises après que la situation d'équilibre soit atteinte. La figure illustre parfaitement cette particularité. On voit que si les extrémités du spectre d'émission de neutrons sont correctement reproduites par la composante due au noyau composé (basse énergie) d'une part et par les composantes directes (haute énergie) d'autre part, la région intermédiaire elle, ne peut être correctement décrite que si l'on inclut une composante de pré-équilibre.
  
     
 
 
Spectre d'émission des neutrons dans la réaction entre un neutron d'énergie incidente de 14 MeV et une cible de Niobium 93. Les données expérimentales sont représentés par les points verts et noirs. Les calculs sont représentés par les lignes continues. En rouge le résultat complet incluant les contributions dues au modèle du noyau composé (pointillés noirs), au modèle de pré-équilibre (pointillés mauve) et les composantes directes (pointillés cyan). La ligne en pointillés bleu montre le spectre obtenu sans inclure la composante de pré-équilibre.
 
 
     
 
Plusieurs approches ont été utilisées pour décrire le processus de pré-équilibre. On peut grossièrement subdiviser ces approches en deux groupes :les approches semi-classiques et les approches conformes aux règles de la mécanique quantique. Bien entendu, les approches quantiques sont plus correctes, mais la plus grande ancienneté des approches semi-classiques fait qu'elles sont aussi (voire plus) performantes que les approches quantiques lorsqu'il s'agit de décrire les données expérimentales, et surtout plus faciles à utiliser sur le plan numérique. Ces approches sont actuellement couramment utilisées dans les codes de réactions nucléaires. Il faut cependant noter que des études plus fondamentales sont menées par le Service de Physique Nucléaire de la DAM pour accroître le potentiel prédictif des approches quantiques.
  
     
 
  Consultez les expériences associées : Carmen au CEA/DAM Île-de-France