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	→ 1^re couche : nombre magique = 2

Sous-couche 1p_3/2	4 états
Sous-couche 1p_1/2	2 états	→ 2^e 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	→ 3^e couche : nombre magique = 20

Sous-couche 1f_7/2	8 états	→ 4^e 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	→ 5^e 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	→ 6^e 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	→ 7^e 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	→ 8^e couche : nombre magique = 184