Modèle en couches
# Modèle en couches

En physique nucléaire, le modèle en couches est un modèle du noyau atomique fondé sur le principe d'exclusion de Pauli pour décrire la structure nucléaire sous l'angle des niveaux d'énergie.

Ce modèle a été développé en 1949 à la suite des travaux indépendants de plusieurs physiciens, notamment Eugene Paul Wigner, Maria Goeppert Mayer et J. Hans D. Jensen. Dans ce modèle, les couches nucléaires sont constituées de sous-couches redistribuées par couplage spin-orbite en niveaux d'énergie susceptibles d'expliquer l'origine des nombres magiques observés expérimentalement comme correspondant au nombre de nucléons saturant ces niveaux d'énergie, ce qui conférerait aux nucléides correspondants une stabilité accrue par rapport à la formule de Weizsäcker déduite du modèle de la goutte liquide :

    Sous-couche $1s_{1/2}$   2 états   → 1re couche : nombre magique = 2   Sous-couche $1p_{3/2}$ 4 états   Sous-couche $1p_{1/2}$ 2 états → 2e couche : nombre magique = 8 Sous-couche $1d_{5/2}$ 6 états   Sous-couche $2s_{1/2}$ 2 états   Sous-couche $1d_{3/2}$ 4 états → 3e couche : nombre magique = 20 Sous-couche $1f_{7/2}$ 8 états → 4e couche : nombre magique = 28 Sous-couche $2p_{3/2}$ 4 états   Sous-couche $1f_{5/2}$ 6 états   Sous-couche $2p_{1/2}$ 2 états   Sous-couche $1g_{9/2}$ 10 états → 5e couche : nombre magique = 50 Sous-couche $1g_{7/2}$ 8 états   Sous-couche $2d_{5/2}$ 6 états   Sous-couche $2d_{3/2}$ 4 états   Sous-couche $3s_{1/2}$ 2 états   Sous-couche $1h_{11/2}$ 12 états → 6e couche : nombre magique = 82 Sous-couche $1h_{9/2}$ 10 états   Sous-couche $2f_{7/2}$ 8 états   Sous-couche $2f_{5/2}$ 6 états   Sous-couche $3p_{3/2}$ 4 états   Sous-couche $3p_{1/2}$ 2 états   Sous-couche $1i_{13/2}$ 14 états → 7e couche : nombre magique = 126 Sous-couche $2g_{9/2}$ 10 états   Sous-couche $3d_{5/2}$ 6 états   Sous-couche $1i_{11/2}$ 12 états   Sous-couche $2g_{7/2}$ 8 états   Sous-couche $4s_{1/2}$ 2 états   Sous-couche $3d_{3/2}$ 4 états   Sous-couche $1j_{15/2}$ 16 états → 8e couche : nombre magique = 184

N.B. dans ce graphique, chaque niveau d’énergie est appelé couche, mais il ne s’agit pas de couches au sens du nombre quantique principal.

