{"id":236599,"date":"2013-09-03T16:15:17","date_gmt":"2013-09-03T19:15:17","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/?p=236599"},"modified":"2017-04-19T16:32:58","modified_gmt":"2017-04-19T19:32:58","slug":"une-autre-maniere-daborder-la-fusion-atomique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/une-autre-maniere-daborder-la-fusion-atomique\/","title":{"rendered":"Une autre mani\u00e8re d\u2019aborder la fusion atomique"},"content":{"rendered":"
\"Noyau

FONDATION IBER\u00ca CAMARGO<\/span><\/a> Noyau en expansion<\/em>, Peinture \u00e0 l\u2019huile de Iber\u00ea Camargo, 1965FONDATION IBER\u00ca CAMARGO<\/span><\/p><\/div>\n

Publi\u00e9 en novembre 2004<\/em><\/p>\n

La nature se r\u00e9v\u00e8le souvent beaucoup plus complexe qu\u2019elle ne le para\u00eet et elle oblige souvent les physiciens \u00e0 repenser les mod\u00e8les cr\u00e9\u00e9s pour l\u2019expliquer. Une exp\u00e9rience, r\u00e9alis\u00e9e en Belgique avec la collaboration d\u2019un chercheur br\u00e9silien, \u00e9claircit certains points qui intriguent les physiciens depuis ces 20 derni\u00e8res ann\u00e9es. En effet, il s\u2019agit de savoir si un type sp\u00e9cifique de noyau atomique, poss\u00e9dant davantage de particules neutres (neutrons) et ayant pratiquement le double de la taille normale, faciliterait de dix \u00e0 cent fois la fusion nucl\u00e9aire. Durant ce ph\u00e9nom\u00e8ne, les noyaux de deux atomes s\u2019unissent pour en cr\u00e9er un plus lourd, lib\u00e9rant d\u2019\u00e9normes quantit\u00e9s d\u2019\u00e9nergie. Cette \u00e9tude, peut-\u00eatre la plus compl\u00e8te jamais r\u00e9alis\u00e9e, r\u00e9v\u00e8le que le fait de projeter un noyau exotique \u00e0 grande vitesse contre le noyau d\u2019un autre atome n\u2019augmente ni ne r\u00e9duit la probabilit\u00e9 de fusions entre les deux noyaux. Ce superchoc atomique provoque une autre sorte d\u2019interaction. Le noyau atomique classique re\u00e7oit de ce type de noyau, appel\u00e9 exotique, ses neutrons exc\u00e9dentaires qui probablement orbitaient autour de lui, formant un type de nuage, comme l\u2019indique les informations publi\u00e9es le 14 octobre dans la revue Nature.<\/p>\n

\u201cCe r\u00e9sultat ne signifie pas que nous retournons au point z\u00e9ro mais au contraire que nous en sortons\u201d, d\u00e9clare la physicienne Alinka L\u00e9pine-Szily, de l\u2019Universit\u00e9 de S\u00e3o Paulo (USP), et co-auteur de l\u2019\u00e9tude publi\u00e9e dans la revue Nature. \u201cLes mod\u00e8les th\u00e9oriques qui indiquaient une plus grande probabilit\u00e9 de fusion nucl\u00e9aire devront \u00eatre revus en se basant dor\u00e9navant sur des informations plus d\u00e9taill\u00e9es \u201d Ceux qui ne sont pas passionn\u00e9 par la beaut\u00e9 de la physique peuvent penser que cette d\u00e9couverte est insignifiante. Mais ce n\u2019est pas le cas. La fusion nucl\u00e9aire est la source d\u2019\u00e9nergie des \u00e9toiles comme le soleil.<\/p>\n

La fusion se produit au c\u0153ur des \u00e9toiles parce que la force gravitationnelle exerce une pression qui rapproche les noyaux les uns des autres. Une partie de l\u2019\u00e9nergie lib\u00e9r\u00e9e s\u2019\u00e9chappe sous la forme de radiations et rend ainsi possible la vie sur Terre. C\u2019est \u00e9galement la fusion de noyaux atomiques d\u2019\u00e9l\u00e9ments chimiques plus l\u00e9gers et plus simples, comme l\u2019hydrog\u00e8ne form\u00e9 seulement d\u2019une particule de charge \u00e9lectrique positive (le proton), qui cr\u00e9e des noyaux d\u2019atomes plus grands et plus lourds, comme l\u2019h\u00e9lium, le lithium et le carbone.<\/p>\n

L\u2019int\u00e9r\u00eat suscit\u00e9 par la fusion nucl\u00e9aire est apparu au d\u00e9but du si\u00e8cle dernier, presque 2.500 ans apr\u00e8s que le philosophe grec Leucippe ait \u00e9mis l\u2019id\u00e9e que la mati\u00e8re \u00e9tait constitu\u00e9e d\u2019atomes. \u00c0 la fin des ann\u00e9es 30 et \u00e0 la veille de la deuxi\u00e8me guerre mondiale, le physicien allemand Hans Bethe a constat\u00e9 que la fusion des noyaux de deux atomes d\u2019hydrog\u00e8ne lib\u00e9rait de l\u2019\u00e9nergie. Dans une \u00e9poque politiquement agit\u00e9e et \u00e9conomiquement instable, ce ph\u00e9nom\u00e8ne physique a commenc\u00e9 \u00eatre per\u00e7u comme une possible source d\u2019\u00e9nergie pouvant remplacer les combustibles fossiles comme le charbon et le p\u00e9trole.<\/p>\n

La compr\u00e9hension de ce ph\u00e9nom\u00e8ne apporterait \u00e0 l\u2019homme un pouvoir de destruction incomparable en utilisant la fusion pour cr\u00e9er des armes nucl\u00e9aires comme la bombe \u00e0 hydrog\u00e8ne ou bombe H. Les bombes atomiques lanc\u00e9es sur le Japon ont \u00e9t\u00e9 cr\u00e9\u00e9es \u00e0 partir du ph\u00e9nom\u00e8ne oppos\u00e9 et appel\u00e9 fission nucl\u00e9aire, dans lequel le noyau de grands atomes se rompt lib\u00e9rant de l\u2019\u00e9nergie. Dans la bombe H, l\u2019union de noyaux de deut\u00e9rium (isotope de l\u2019hydrog\u00e8ne dont le noyau contient un proton et un neutron) est \u00e0 l\u2019origine de l\u2019h\u00e9lium, durant une transformation identique \u00e0 celle observ\u00e9e \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du soleil. Quand ils se combinent, ces noyaux perdent moins de 1% de leur masse qui se transforme en une v\u00e9ritable montagne d\u2019\u00e9nergie, comme le pr\u00e9voit une des \u00e9quations physique les plus connues, et d\u00e9velopp\u00e9e par Albert Einstein, E = mc2. Cette formule indique que l\u2019\u00e9nergie (E) produite dans une r\u00e9action nucl\u00e9aire correspond \u00e0 la masse (m) perdue, multipli\u00e9e par la vitesse de la lumi\u00e8re (c) mise au carr\u00e9, ce qui explique cette valeur si \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n

Mais il n\u2019est pas facile de reproduire les r\u00e9actions qui se produisent au coeur des \u00e9toiles. Au coeur de ces corps c\u00e9lestes, la pression gravitationnelle et les temp\u00e9ratures sont si \u00e9lev\u00e9es que des noyaux distincts se rapprochent au point de s\u2019unir, surmontant la force de r\u00e9pulsion. Il est possible d\u2019atteindre artificiellement des temp\u00e9ratures aussi \u00e9lev\u00e9es mais la consommation d\u2019\u00e9nergie est telle qu\u2019elle rend la fusion \u00e9conomiquement inviable d\u2019un point de vue \u00e9conomique. Pour avoir une id\u00e9e, il faut faire exploser une bombe atomique pour initier la fusion des noyaux dans la bombe H.<\/p>\n

En 1985, l\u2019\u00e9quipe du physicien Isao Tanihata, du centre de Physique Nucl\u00e9aire Japonais, a constat\u00e9 que les noyaux exotiques de lithium, appel\u00e9s Lithium 11, contenant 8 particules neutres, \u00e9taient beaucoup plus volumineux qu\u2019on ne l\u2019esp\u00e9rait. La raison est que deux de ses quatre neutrons exc\u00e9dentaires n\u2019ont pas de coh\u00e9sion dans le noyau et forment un nuage de neutrons (dans la nature le noyau du lithium contient seulement quatre neutrons et trois protons).<\/p>\n

Dans ces noyaux exotiques qui, une fois cr\u00e9\u00e9s, durent moins d\u2019une seconde, certaines de ces particules neutres restent plus \u00e9loign\u00e9es, formant une esp\u00e8ce de nuage ou de halo. On a aussit\u00f4t imagin\u00e9 que la faible coh\u00e9sion des noyaux exotiques faciliterait la fusion. En outre, comme leur masse \u00e9tait plus grande, on supposait que la force d\u2019attraction entre les noyaux agirait \u00e0 de plus grandes distances et que ceci compenserait la force qui repousse les particules poss\u00e9dant la m\u00eame charge \u00e9lectrique (positive pour les protons des noyaux atomiques).<\/p>\n

\"Repr\u00e9sentation

Eduardo cesar<\/span><\/a> Repr\u00e9sentation d\u2019une collision atomique: il n\u2019y a pas toujours de fusionEduardo cesar<\/span><\/p><\/div>\n

La paradoxe de l\u2019h\u00e9lium 6
\n<\/strong>Une \u00e9quipe internationale, coordonn\u00e9e par le japonais Atsumasa Yoshida et par l\u2019italien Cosimo Signorini, a essay\u00e9 de d\u00e9montrer la plus grande probabilit\u00e9 de fusion des noyaux exotiques lors d\u2019exp\u00e9riences men\u00e9es avec du B\u00e9ryllium 11 (quatre protons et sept neutrons). Cependant les r\u00e9sultats ont \u00e9t\u00e9 n\u00e9gatifs. Un autre test r\u00e9alis\u00e9e par James Kolata de l\u2019Universit\u00e9 Notre Dame en Indiana aux \u00c9tats-Unis, s\u2019est quant \u00e0 lui av\u00e9r\u00e9 positif, car la fusion nucl\u00e9aire se produisait plus facilement avec de l\u2019h\u00e9lium 6. Aux vues de ces diff\u00e9rents r\u00e9sultats, il \u00e9tait impossible de parvenir \u00e0 une conclusion d\u00e9finitive. Afin d\u2019\u00e9liminer ce doute, Jean Luc Sida, membre de la Commission \u00e0 l\u2019\u00c9nergie Atomique Fran\u00e7aise, a r\u00e9uni un groupe international compos\u00e9 de physiciens belges, fran\u00e7ais, italiens, polonais et br\u00e9siliens afin de r\u00e9aliser une exp\u00e9rience plus compl\u00e8te et une analyse plus d\u00e9taill\u00e9e que les pr\u00e9c\u00e9dentes.<\/p>\n

En utilisant le Cyclotron, acc\u00e9l\u00e9rateur de particules du Centre de Recherche de Louvain-la-Neuve, les physiciens ont projet\u00e9s des noyaux d\u2019h\u00e9lium 6 contre des noyaux d\u2019uranium 238 bien plus grands. \u00c0 titre d\u2019exemple, c\u2019est comme si vous projetiez une balle de tennis, \u00e0 une vitesse proche de la lumi\u00e8re, contre un ballon de football. Si tout se d\u00e9roulait comme pr\u00e9vu et que l\u2019h\u00e9lium 6 facilite la fusion compl\u00e8te, des noyaux d\u2019un \u00e9l\u00e9ment chimique encore plus grand et plus lourd, appel\u00e9 plutonium 244 (compos\u00e9s de 94 protons et de 150 neutrons), devraient appara\u00eetre. Presque instantan\u00e9ment apr\u00e8s la fusion, le plutonium entrerait en fission et se diviserait en deux autres \u00e9l\u00e9ments chimiques, \u00e9mettant des radiations. Simultan\u00e9ment et comme cela s\u2019est v\u00e9rifi\u00e9, on assisterait \u00e0 une \u00e9mission de particules alpha form\u00e9es de deux protons et de deux neutrons, identiques au noyau de l\u2019h\u00e9lium 4, caract\u00e9ristiques des r\u00e9actions nucl\u00e9aires.<\/p>\n

L\u2019analyse pr\u00e9liminaire des donn\u00e9es recueillies par Riccardo Raabe, premier auteur de l\u2019\u00e9tude publi\u00e9e dans la revue Nature, a montr\u00e9 que l\u2019h\u00e9lium 6 avait r\u00e9ellement provoqu\u00e9 un plus grand nombre de fissions que l\u2019h\u00e9lium 4. Mais il ne s\u2019agissait que d\u2019une partie de la r\u00e9ponse. Il fallait v\u00e9rifier ce qui s\u2019\u00e9tait pass\u00e9 en d\u00e9but de processus de transformation et ce qui avait d\u00e9clench\u00e9 la fission car toute fusion nucl\u00e9aire est suivie de fission, mais toute fission n\u2019est pas caus\u00e9e par la fusion de noyaux atomiques. Quand le groupe de travail d\u2019Alinka a examin\u00e9 le chemin parcouru par les particules alpha jusqu\u2019aux d\u00e9tecteurs et leur quantit\u00e9 d\u2019\u00e9nergie produite jusqu\u2019\u00e0 ce point, il a constat\u00e9 qu\u2019elles \u00e9taient dues \u00e0 la perte de deux neutrons d\u2019h\u00e9lium 6 (ceux qui forment le halo) pour le noyau d\u2019uranium 238 qui ensuite entrait en fission. Une chose \u00e9tait claire, dans la plupart des collisions on assistait \u00e0 un transfert de neutrons au lieu de fission.<\/p>\n

Et que s\u2019est-il pass\u00e9 avec l\u2019h\u00e9lium 6\u00a0? Lors du transfert, il s\u2019est peut \u00eatre rompu et a lib\u00e9r\u00e9 ses deux neutrons pour l\u2019uranium, continuant \u00e0 exister comme h\u00e9lium 4. Alinka a l\u2019intention d\u2019approfondir, au sein de l\u2019USP, l\u2019\u00e9tude de ces r\u00e9actions qui concourent avec la fusion. Au d\u00e9but de cette ann\u00e9e, un \u00e9quipement faisant partie du projet Ribras (sigle anglais de faisceaux d\u2019ions radioactifs) et capable de produire des faisceaux de noyaux exotiques est entr\u00e9 en fonctionnement \u00e0 l\u2019Institut de Physique (voir Recherche FAPESP n\u00b0 99, mai 2004). \u201cNous pourrons maintenant r\u00e9aliser sur place ce qui avant n\u2019\u00e9tait possible qu\u2019\u00e0 l\u2019\u00e9tranger.\u201d<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Une exp\u00e9rience red\u00e9finit les connaissance acquises sur l\u2019interaction des noyaux atomiques, qui produit l\u2019\u00e9nergie solaire","protected":false},"author":475,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[1180],"tags":[],"coauthors":[785],"class_list":["post-236599","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-sciences"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/236599","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/475"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=236599"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/236599\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=236599"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=236599"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=236599"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=236599"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}