Densité de la matière nucléaire
La densité nucléaire est la densité du noyau d’un atome. C’est le rapport masse par unité de volume à l’intérieur du noyau. Étant donné que le noyau atomique porte la plus grande partie de la masse de l’atome et que le noyau atomique est très petit par rapport à l’atome entier, la densité nucléaire est très élevée.
La densité nucléaire pour un noyau typique peut être approximativement calculée à partir de la taille du noyau et de sa masse. Les rayons nucléaires typiques sont de l’ordre de 10 -14 m . En supposant une forme sphérique, les rayons nucléaires peuvent être calculés selon la formule suivante:
r = r 0 . Un 1/3
où r 0 = 1,2 x 10 -15 m = 1,2 fm
Par exemple, l’uranium naturel est principalement constitué d’isotope 238 U (99,28%); la masse atomique de l’élément uranium est donc proche de la masse atomique de l’ isotope 238 U (238,03u). Son rayon de ce noyau sera:
r = r 0 . A 1/3 = 7,44 fm.
En supposant qu’il soit sphérique, son volume sera:
V = 4πr 3 /3 = 1,73 x 10 -42 m 3 .
La définition habituelle de la densité nucléaire donne pour sa densité:
ρ noyau = m / V = 238 x 1,66 x 10 -27 / (1,73 x 10 -42 ) = 2,3 x 10 17 kg / m 3 .
Ainsi, la densité des matières nucléaires est plus de 2.10 14 fois supérieure à celle de l’eau. C’est une immense densité. Le terme descriptif « densité nucléaire» s’applique également aux situations dans lesquelles des densités aussi élevées se produisent, comme dans les étoiles à neutrons. On trouve également de telles immenses densités dans les étoiles à neutrons.
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