problème de spin

[invitee8a4e1c6]

bonjour à tous,

je voudrais savoir pourquoi le spin de l'hélium est égale à 1?

pour moi, il devrait être nul, puisqu'il possède 2 protons et 2 neutrons (enfin je crois)...j'espère que quelqu'un pourra m'éclairait



merci
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[invite8ef897e4]

Bonjour,

pourquoi pensez-vous que le spin de l'4He est 1 ?

[invitee8a4e1c6]

parce que pour moi, il possède 2protons et 2neutrons, ce qui fait qu'ils sont pairs, et non célibataires.

donc pour moi, y'aurait pas de moment cinétique

[invitee8a4e1c6]

parce que pour moi, il possède 2protons et 2neutrons, ce qui fait qu'ils sont pairs, et non célibataires.

donc pour moi, y'aurait pas de moment cinétique

j'ai oublier de dire que c'est mon prof qui a marqué dans le cours que le spin de l' atome d'hélium vaut 1

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8ef897e4]

j'ai oublier de dire que c'est mon prof qui a marqué dans le cours que le spin de l' atome d'hélium vaut 1

S'il faisait reference a l'4He il s'est trompe : c'est un scalaire, son spin est nul. Si vous ne me croyez pas sur parole, vous pouvez verifier par vous memes diverses sources sur internet. Vous avez donc raison.

[invite8ef897e4]

Si vous ne me croyez pas sur parole

Bien entendu, nous pouvons egalement discuter de la facon dont on calcule le spin de ce noyau si vous le desirez.

[invitee8a4e1c6]

ah oui je suis d'accord avec vous pour l'hélium. Mais en fait c'est moi qui me suit trompé dans la lecture du cours. Il a marqué:

pour ²H le spin est égale à 1

Il ne parlait pas de l'hélium mais du deutérium, j'ai lu trop vite! Cet atome possède 1 neutron et 1 proton, c'est pour sa que le spin est égale à 1. Tout va bien, j'ai compris


merci de m'avoir répondu

[invitee8a4e1c6]

Toujours sur le spin, je ne sais pas comment on fait pour savoir si le spin d'un atome va être 1/2 ou 3/2 ou 5/2 ...

Par exemple le calcium 43 (20 protons et 23 neutrons) possède 10paires de protons, 11 paires de neutrons, et un neutron célibataire.

J'aurais dit que cet atome possède un spin de 1/2 mais il se trouve qu'il soit de 7/2

est ce que ce résultat peut se retrouver par un raisonnement, ou est'il expérimental?

Merci d'avance

[invite8ef897e4]

Vous pouvez utiliser un modele en couches analogue aux modeles de nuages electroniques.

Evidemment, c'est essentiellement experimental : on fait un modele simple (disons un potentiel en oscillateur harmonique), puis on fait des mesures, on trouve des regularites dans l'echec du modele simple, on ajoute des parametres, et on itere jusqu'a ce que Stockholm nous passe un coup de fil ou que l'epuisement s'en suive (c'est la strategie generale de tout physicien). Par exemple, on a certainement besoin de prendre en compte un couplage spin-orbite, ou une energie de repulsion electrostatique pour les protons. Plus le modele est realiste, moins il est possible de le resoudre analytiquement (grosso-modo). Donc avant de discuter de potentiels specifiques, est-ce que cette reponse a un niveau adapte ?

[invitee8a4e1c6]

Sa se complique un peu pour mon niveau ^^

Je vois que d'après le modèle en couche, une sous couche correspond à un spin demi entier. Donc le nombre de spin dépend aussi du nombre d'électrons?

Est-ce que c'est possible de retrouver le nombre de spin du calcium 43 juste en ce réferant à ce modèle en couches ?

[invite8ef897e4]

Est-ce que c'est possible de retrouver le nombre de spin du calcium 43 juste en ce réferant à ce modèle en couches ?

Oui. Le 40Ca par exemple possede 20 protons et 20 neutrons qui remplissent parfaitement les 3 premieres couches. C'est un noyau scalaire, sans spin (spin 0). On remplit les couches les unes apres les autres. Maintenant vous voulez rajouter 3 neutrons dans le potentiel. Ils vont commencer a remplir la couche suivante qui se deroule jusqu'au nombre magique 28. Cette sous-couche est de type 1f7/2 comme vous pouvez le voir dans la table.

Evidemment, je n'ai rien explique du comment on calcule les niveaux respectifs de ces couches... Si vous connaissez les nombres magiques (en avez-vous deja entendu parler ?) 20 et 28, et que vous faites l'hypothese d'une seule sous-couche, vous tombez sur 8=2j+1 soit j=7/2.

[invitee8a4e1c6]

Non,je ne connaissait pas les nombres magiques. Je pensais qu'ils représentés des électrons et non des protons ou neutrons, c'est pour sa que j'étais un peu perdu.

Je comprends mieux maintenant

Merci de l'explication

[curieuxdenature]

Vous pouvez utiliser un modele en couches analogue aux modeles de nuages electroniques.

Bonjour humanino

n'y a-t-il pas une petite bourde sur le lien wiki ?

Sous-couche 1f 7/2 8 états → 4e couche : nombre magique = 28
Sous-couche 1p 3/2 4 états <--- ici, j'aurais mis 2p 3/2
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

[invite8ef897e4]

n'y a-t-il pas une petite bourde sur le lien wiki ?

Oui c'est juste, il y a une bourde !

[invitee8a4e1c6]

Oui. Le 40Ca par exemple possede 20 protons et 20 neutrons qui remplissent parfaitement les 3 premieres couches. C'est un noyau scalaire, sans spin (spin 0). On remplit les couches les unes apres les autres. Maintenant vous voulez rajouter 3 neutrons dans le potentiel. Ils vont commencer a remplir la couche suivante qui se deroule jusqu'au nombre magique 28. Cette sous-couche est de type 1f7/2 comme vous pouvez le voir dans la table.

Bonsoir Humanino,

J'ai utilisé votre explication pour trouver la valeur du spin sur d'autre atome que le calcium, et sur certains sa marche, d'autre pas. Notamment pour celui du fluor 19. Je m'explique:

Le fluor 19 contient 9 protons et 10 neutrons. Les neutrons sont appariés donc j'ai utiliser les protons pour appliquer le modèle en couche.
D'après le tableau, la troisième sous couche se termine par le nombre magique 8, et vu qu'il y a 9 protons, le dernier proton se retrouve sur la sous couche 1d 5/2. Et pourtant, le spin du fluor est de 1/2.

J'aimerais savoir où sont mes erreurs...

[curieuxdenature]

Bonjour Lyna34

c'est le genre d'exception qu'on trouve aussi avec les orbitales électroniques, elles ne respectent rien ces bêtes là.

Pour le F19 on a ce que je te disais plus haut, le proton est passé au niveau supérieur sur la couche 2s 1/2⁺
le fluor 17 rentre dans les rangs à priori, le proton 9 redescend sur la bonne couche 1d 5/2⁺

Même bobo avec le Li8 qui est sensé avoir un spin nucléaire de 3⁺ et qui affiche 2⁺, la seule explication est que le neutron est au bon endroit mais pas le proton (mais ça peut aussi être l'inverse, je ne sais pas...)
3/2^- + 1/2^- = 2⁺

Je présume donc que c'est l'énergie de répulsion des protons qui autorise cette possibilité alors que les neutrons se conforment plus facilement à la règle en se tassant vers les niveaux inférieurs.

[invite8ef897e4]

Merci curieuxdenature, c'est aussi ce qui me semblait : pour des couches "trop proches" on n'est jamais certain que l'une predit par le modele va se remplir completement avant la suivante (si j'ai bien compris, je ne suis pas specialiste !).

[curieuxdenature]

Bonsoir humanino

moi non plus, mais j'ai un peu de doc .
Le noyau atomique de théo Kahan-1984 collection Que Sais-je?,
et La physique nucléaire de Daniel Blanc-1984 aussi,
ça date un peu mais bon..