Pour étudier les propriétés du noyau on fait généralement des expériences de diffusion de particules d'un faisceau de particules données envoyé sur une cible. Les événements de diffusion qui peuvent avoir lieu dans toutes les directions, sont causés par des collisions entre la particule incidente et la cible. On observe et mesure la diffusion des particules incidentes sur cette cible par le biais de détecteurs espacés en général autour de la cible en configuration sphérique.
L'effet mesuré de diffusion est la conséquence de l'interaction entre un grand nombre de particules incidentes et un grand nombre de noyaux cible, chaque événement ou collision ayant lieu grâce à un potentiel d'interaction entre la particule incidente et la cible. Ce potentiel qui n'est pas important à grande portée le devient à courte portée.
Attention :
L'intérêt majeur dans ces mesures de diffusion est la probabilité d'interaction ou le taux d'interactions. En effet, ce qui intéresse les scientifiques c'est la probabilité qu'une réaction nucléaire se produise, et cela vers diverses fins d'intérêt : scientifiques, énergétiques, techniques, médicales et autres.
Remarque :
La section efficace est une grandeur physique qui résume même cette probabilité d'interaction de la particule incidente avec la cible immobile lors d'une réaction nucléaire ; elle est indépendante des variables du faisceau et de la cible.
Comment définir la section efficace ?
Le flux d'un faisceau
, est défini comme le nombre
de particules incident par unité de surface par unité du temps. Posons que
de ces particules sont diffusées dans un angle solide
par unité du temps par une cible immobile donnée. On définit la section efficace différentielle par la relation suivante :
Ceci donne un sens spécifique à la surface d'anneau
, (voir la figure 8 du cours suivant), comme une mesure de la probabilité de diffuser la particule incidente dans un angle solide
grâce à l'interaction avec la cible ;
est appelée la section efficace différentielle et l'intégrale pour tous les angles solides de diffusion donne lieu à la section efficace totale
de diffusion.
Quelle est l'unité de la section efficace ?
L'unité de la section efficace est une unité de surface, le
. Le rayon typique
des noyaux est de l'ordre de
. On peut donc s'attendre à des sections efficaces pour des réactions nucléaires de l'ordre de
, soit environ
, ce qui explique l'emploi du barn.
