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Concept
Spallation
Résumé
La spallation nucléaire (de l'anglais to spall, produire des éclats) est une réaction nucléaire au cours de laquelle un noyau atomique est frappé par une particule incidente (neutron, proton...) ou une onde électromagnétique de grande énergie (à partir de 50 MeV et jusqu'à quelques GeV). Sous la violence de l'impact, le noyau cible se décompose en produisant des jets de particules plus légères (neutrons, protons, ou noyau léger de deutérium ou d'hélium, voire de lithium). Le noyau obtenu après la réaction est généralement de masse atomique plus faible que le noyau d'origine. Dans certaines réactions, la spallation conduit à une fission, où une particule émise est d'une masse comparable à celle du noyau restant.
Les énergies concernées par la spallation sont suffisantes pour que la structure du noyau n'ait plus une forte influence, mais inférieures à celles permettant l'apparition de processus partoniques (quarks).
Compte tenu des hautes énergies mises en jeu, la spallation est une réaction courante lors de la nucléosynthèse primordiale. Elle intervient également dans l'interaction des rayonnements cosmiques avec la matière, phénomène important pour les vols spatiaux.
Spallation des rayons cosmiques
L'atmosphère terrestre subit des réactions de spallation nucléaire sous l'impact des rayons cosmiques, de même que la surface des corps exposés dans l'espace, comme les météorites ou la Lune. Des traces de spallation montrent que le matériau a été exposé à la surface et permettent d'estimer la durée de cette exposition. On a pu détecter jusqu'à la surface de la Terre des isotopes d'aluminium, de béryllium ou de chlore, formés par la spallation d'éléments terrestres par des rayons cosmiques.
La composition des rayons cosmiques eux-mêmes montre qu'ils ont participé à des processus de spallation, qui a causé un excès d'éléments légers (Li, B et Be) par rapport aux abondances cosmiques naturelles. Ces éléments supplémentaires qui se retrouvent sous forme de rayons cosmiques ont été formés par la spallation de rayons cosmiques heurtant au long de leur trajectoire intersidérale des atomes d'oxygène, d'azote, de carbone et peut-être de silicium.
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