{"id":116966,"date":"2022-05-25T21:44:38","date_gmt":"2022-05-25T20:44:38","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/quest-ce-que-neutron-definition\/"},"modified":"2022-05-31T08:18:22","modified_gmt":"2022-05-31T07:18:22","slug":"quest-ce-que-neutron-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/fr\/quest-ce-que-neutron-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que Neutron – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"

<\/div>\n

Qu’est-ce que le neutron<\/span><\/h2>\n

Un neutron<\/span><\/strong>\u00a0est l’une\u00a0<\/span>des particules subatomiques<\/span><\/a>\u00a0qui composent la mati\u00e8re.\u00a0Dans l’univers, les neutrons sont abondants, constituant\u00a0<\/span>plus de la moiti\u00e9<\/span><\/strong>\u00a0de toute la mati\u00e8re visible.\u00a0Il n’a\u00a0<\/span>pas de charge \u00e9lectrique<\/span><\/strong>\u00a0et une masse au repos \u00e9gale \u00e0 1,67493 \u00d7 10\u221227 kg – l\u00e9g\u00e8rement sup\u00e9rieure \u00e0 celle du proton mais pr\u00e8s de 1839 fois sup\u00e9rieure \u00e0 celle de l’\u00e9lectron.\u00a0Le neutron a un rayon carr\u00e9 moyen d’environ 0,8 \u00d7 10\u221215 m, ou 0,8 fm, et c’est un fermion de spin \u00bd.<\/span><\/p>\n

Les neutrons<\/span><\/strong>\u00a0existent dans les noyaux des atomes typiques, avec leurs homologues charg\u00e9s positivement, les protons.\u00a0Les neutrons et les protons, commun\u00e9ment appel\u00e9s\u00a0<\/span>nucl\u00e9ons<\/span><\/strong>, sont li\u00e9s ensemble dans le noyau atomique, o\u00f9 ils repr\u00e9sentent 99,9\u00a0% de la masse de l’atome.\u00a0Les recherches en physique des particules de haute \u00e9nergie au XXe si\u00e8cle ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 que ni le neutron ni le proton\u00a0<\/span>ne sont<\/span><\/strong>\u00a0le plus petit \u00e9l\u00e9ment constitutif de la mati\u00e8re.\u00a0<\/span>Les protons et les neutrons<\/span><\/strong>\u00a0ont aussi leur structure.\u00a0A l’int\u00e9rieur des protons et des neutrons, on trouve de v\u00e9ritables particules \u00e9l\u00e9mentaires appel\u00e9es\u00a0<\/span>quarks<\/span><\/strong>.\u00a0Dans le noyau, les protons et les neutrons sont li\u00e9s par\u00a0<\/span>la force forte<\/span><\/strong>, une interaction fondamentale qui r\u00e9git le comportement des quarks qui composent les protons et les neutrons individuels.<\/span><\/p>\n

Une stabilit\u00e9 nucl\u00e9aire<\/span><\/a>\u00a0est d\u00e9termin\u00e9e par la comp\u00e9tition entre deux interactions fondamentales.\u00a0Les protons et les neutrons s’attirent par une force puissante.\u00a0D’autre part, les protons se repoussent via la force \u00e9lectrique en raison de leur charge positive.\u00a0Par cons\u00e9quent, les neutrons \u00e0 l’int\u00e9rieur du noyau agissent un peu comme de la colle nucl\u00e9aire, les neutrons s’attirent et les protons, ce qui aide \u00e0 compenser la r\u00e9pulsion \u00e9lectrique entre les protons.\u00a0Il n’y a que certaines combinaisons de neutrons et de protons, qui forment des noyaux stables.\u00a0Par exemple, le nucl\u00e9ide le plus commun de l’\u00e9l\u00e9ment chimique commun plomb (Pb) a 82 protons et 126 neutrons.<\/span><\/p>\n

\"Courbe<\/a>
Courbe d’\u00e9nergie de liaison nucl\u00e9aire.<\/span>
Source: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

En raison de la force de la force nucl\u00e9aire\u00a0<\/span>\u00e0 courte distance<\/span><\/strong>,\u00a0<\/span>l’\u00e9nergie de liaison nucl\u00e9aire<\/span><\/a> (l’\u00e9nergie n\u00e9cessaire pour d\u00e9sassembler un noyau d’un atome en ses composants) des nucl\u00e9ons est sup\u00e9rieure de plus de sept ordres de grandeur \u00e0 l’\u00e9nergie \u00e9lectromagn\u00e9tique liant les \u00e9lectrons dans les atomes.\u00a0<\/span>Les r\u00e9actions nucl\u00e9aires<\/span><\/a>\u00a0(telles que\u00a0<\/span>la fission<\/span><\/a>\u00a0nucl\u00e9aire ou\u00a0<\/span>la fusion nucl\u00e9aire<\/span><\/a>) ont donc une densit\u00e9 d’\u00e9nergie sup\u00e9rieure \u00e0 10\u00a0000\u00a0000 fois celle des r\u00e9actions chimiques.<\/span>
\nLa connaissance du comportement et des propri\u00e9t\u00e9s des\u00a0<\/span>neutrons<\/span><\/strong>\u00a0est essentielle \u00e0 la production d’\u00a0<\/span>\u00e9nergie nucl\u00e9aire<\/span><\/a>.\u00a0Peu de temps apr\u00e8s la d\u00e9couverte du neutron\u00a0<\/span>en 1932<\/span><\/strong>, on s’est vite rendu compte que les neutrons pouvaient agir pour former une\u00a0<\/span>r\u00e9action nucl\u00e9aire en cha\u00eene<\/span><\/strong>.\u00a0Lorsque la fission nucl\u00e9aire a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couverte en 1938, il est devenu clair que, si une\u00a0<\/span>r\u00e9action de fission produisait des neutrons libres<\/span><\/strong>, chacun de ces neutrons pourrait provoquer une autre r\u00e9action de fission dans une cascade connue\u00a0<\/span>sous le nom de r\u00e9action en cha\u00eene<\/span><\/strong>.\u00a0La connaissance des\u00a0<\/span>sections efficaces<\/span><\/a>\u00a0(le param\u00e8tre cl\u00e9 repr\u00e9sentant la probabilit\u00e9 d’interaction entre un neutron et un noyau) est devenue cruciale pour la conception des\u00a0<\/span>c\u0153urs de r\u00e9acteurs<\/span><\/a>\u00a0et de la premi\u00e8re arme nucl\u00e9aire (Trinity, 1945).<\/span><\/p>\n

<\/span><\/p><\/div><\/div>

\n

<\/span>D\u00e9couverte du neutron<\/div>
L’histoire de la d\u00e9couverte du neutron et de ses propri\u00e9t\u00e9s est au c\u0153ur des d\u00e9veloppements extraordinaires de\u00a0<\/div><\/div><\/div><\/span>la physique atomique<\/span><\/a>\u00a0qui se sont produits dans la premi\u00e8re moiti\u00e9 du 20e si\u00e8cle.\u00a0<\/span>Le neutron a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvert en 1932 par le physicien anglais James Chadwick<\/span><\/strong>, mais depuis l’\u00e9poque d’Ernest Rutherford, on savait que le num\u00e9ro de masse atomique A des noyaux est un peu plus du double du num\u00e9ro atomique Z pour la plupart des atomes et que pratiquement tous les la masse de l’atome est concentr\u00e9e dans le noyau relativement petit.\u00a0Le mod\u00e8le de Rutherford pour l’atome en 1911 pr\u00e9tend que les atomes ont leur masse et leur charge positive concentr\u00e9es dans un tr\u00e8s petit noyau.<\/span><\/p>\n
\"D\u00e9couverte<\/a>
Les particules alpha \u00e9mises par le polonium tombent sur certains \u00e9l\u00e9ments l\u00e9gers, en particulier le b\u00e9ryllium, un rayonnement p\u00e9n\u00e9trant inhabituel est produit.<\/span>
Source: dev.physicslab.org<\/span><\/figcaption><\/figure>\n
\"Chambre<\/a>
Chambre \u00e0 neutrons de Chadwick contenant des disques parall\u00e8les de polonium et de b\u00e9ryllium radioactifs.\u00a0Le rayonnement est \u00e9mis par une fen\u00eatre en aluminium \u00e0 l’extr\u00e9mit\u00e9 de la chambre.<\/span>
Source: imgkid.com<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Une perc\u00e9e exp\u00e9rimentale a eu lieu en 1930 avec l’observation de Bothe et Becker.\u00a0<\/span>Ils ont d\u00e9couvert que si les particules alpha<\/span><\/strong>\u00a0tr\u00e8s \u00e9nerg\u00e9tiques\u00a0\u00e9mises par le polonium tombaient\u00a0<\/span>sur certains \u00e9l\u00e9ments l\u00e9gers<\/span><\/strong>, en particulier le b\u00e9ryllium, le bore ou le lithium, un\u00a0<\/span>rayonnement p\u00e9n\u00e9trant inhabituellement <\/span><\/strong>a \u00e9t\u00e9 produit.\u00a0Comme ce rayonnement n’\u00e9tait pas influenc\u00e9 par un champ \u00e9lectrique (les neutrons n’ont pas de charge), ils ont suppos\u00e9 qu’il s’agissait de rayons gamma (mais beaucoup plus p\u00e9n\u00e9trants).\u00a0Il a \u00e9t\u00e9 montr\u00e9 (Curie et Joliot) que lorsqu’une cible de paraffine avec ce rayonnement est bombard\u00e9e, elle \u00e9jecte des protons d’une \u00e9nergie d’environ 5,3 MeV.\u00a0La paraffine est riche en hydrog\u00e8ne et offre donc une cible dense en protons (puisque les neutrons et les protons ont une masse presque \u00e9gale, les protons se dispersent \u00e9nerg\u00e9tiquement \u00e0 partir des neutrons). Ces r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux \u00e9taient difficiles \u00e0 interpr\u00e9ter.\u00a0James Chadwick a pu prouver que la particule neutre ne pouvait pas \u00eatre un\u00a0<\/span>photon<\/span><\/a>\u00a0en bombardant des cibles autres que l’hydrog\u00e8ne, notamment l’azote, l’oxyg\u00e8ne, l’h\u00e9lium et l’argon.\u00a0Non seulement ceux-ci \u00e9taient incompatibles avec l’\u00e9mission de photons pour des raisons d’\u00e9nergie, mais la\u00a0<\/span>section efficace<\/span><\/a> car les interactions \u00e9taient des ordres de grandeur sup\u00e9rieurs \u00e0 ceux de la diffusion Compton par les photons.\u00a0\u00c0 Rome, le jeune physicien Ettore Majorana a sugg\u00e9r\u00e9 que la mani\u00e8re dont le nouveau\u00a0<\/span>rayonnement<\/span><\/a>\u00a0interagissait avec les protons n\u00e9cessitait une nouvelle particule neutre.<\/span><\/p>\n

La t\u00e2che consistait \u00e0 d\u00e9terminer la masse de cette particule neutre.\u00a0James Chadwick a choisi de bombarder le bore avec des particules alpha et d’analyser l’interaction des particules neutres avec l’azote.\u00a0Ces cibles particuli\u00e8res ont \u00e9t\u00e9 choisies en partie parce que les masses de bore et d’azote \u00e9taient bien connues.\u00a0En utilisant la cin\u00e9matique, Chadwick a pu d\u00e9terminer la vitesse des protons.\u00a0Puis, gr\u00e2ce aux techniques de conservation de la quantit\u00e9 de mouvement, il a pu d\u00e9terminer que la masse du rayonnement neutre \u00e9tait presque exactement la m\u00eame que celle d’un proton.\u00a0En 1932, Chadwick a propos\u00e9 que la particule neutre \u00e9tait le neutron de Rutherford.\u00a0En 1935, il re\u00e7oit le prix Nobel pour sa d\u00e9couverte.<\/span><\/p>\n

Voir aussi: <\/span>D\u00e9couverte du Neutron<\/span><\/a>\u00a0<\/span><\/p><\/div><\/div>

<\/div>
<\/div>\n

Structure du neutron<\/span><\/h2>\n
\"Structure<\/a>
La structure en quarks du neutron.\u00a0L’attribution des couleurs des quarks individuels est arbitraire, mais les trois couleurs doivent \u00eatre pr\u00e9sentes.\u00a0Les forces entre les quarks sont m\u00e9di\u00e9es par les gluons.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Les neutrons<\/span><\/strong>\u00a0et les protons sont class\u00e9s en\u00a0<\/span>hadrons<\/span><\/strong>,\u00a0<\/span>particules subatomiques<\/span><\/a>\u00a0soumises \u00e0\u00a0<\/span>la force forte<\/span><\/strong>\u00a0et en baryons puisqu’ils sont compos\u00e9s de\u00a0<\/span>trois quarks<\/span><\/strong>.\u00a0Le neutron est une particule compos\u00e9e de deux quarks down de charge \u2212\u2153 e et d’un quark up de charge +\u2154 e.\u00a0Puisque le neutron n’a\u00a0<\/span>pas de charge \u00e9lectrique nette<\/span><\/strong>, il n’est pas affect\u00e9 par les forces \u00e9lectriques, mais le neutron a une\u00a0<\/span>l\u00e9g\u00e8re distribution de charge \u00e9lectrique<\/span><\/strong>\u00a0en son sein.\u00a0Il en r\u00e9sulte un moment magn\u00e9tique non nul (moment dipolaire) du neutron.\u00a0Par cons\u00e9quent, le neutron interagit \u00e9galement via une interaction \u00e9lectromagn\u00e9tique, mais beaucoup plus faible que le proton.<\/span><\/p>\n

La masse du neutron est de\u00a0<\/span>939,565 MeV\/c<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong>, alors que la masse des trois quarks n’est que d’environ 12 MeV\/c<\/span>2<\/span><\/sup>\u00a0(seulement environ 1 % de la masse-\u00e9nergie du neutron).\u00a0Comme le proton, la majeure partie de la masse (\u00e9nergie) du neutron se pr\u00e9sente sous la forme d’\u00e9nergie de force nucl\u00e9aire forte (gluons).\u00a0Les quarks du neutron sont maintenus ensemble par des gluons, les particules \u00e9changeuses de la force nucl\u00e9aire forte.\u00a0Les gluons portent la charge de couleur de la force nucl\u00e9aire forte.<\/span><\/p>\n

Voir aussi: <\/span>Structure du Neutron<\/span><\/a>\u00a0<\/span><\/p><\/div><\/div>

<\/div>\n

Propri\u00e9t\u00e9s du neutron<\/span><\/h2>\n

Les principales propri\u00e9t\u00e9s des neutrons sont r\u00e9sum\u00e9es ci-dessous:<\/span><\/p>\n