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RÉACTIONS NUCLÉAIRES ET RADIOACTIVITÉ

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Introduction à la physique nucléaire

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La physique nucléaire est la physique du noyau de l’atome. On ne va vraiment s’intéresser qu’au noyau de l’atome et ne pas s’occuper des électrons qui sont en mouvements autour du noyau de l’atome.

 

Rappel sur la composition du noyau de l’atome

 

\({_Z^A}X\)


\(A\) : nombre de nucléons (protons et neutrons)
\(Z\) : nombre de protons
\(N = A-Z\) : nombre de neutrons
\(X\) : le symbole de l’atome

 

Isotopes

 

En physique nucléaire, on parle souvent des isotopes parce que les isotopes n’ont pas tout à fait les mêmes propriétés nucléaires. Deux noyaux d’atomes isotopes sont deux noyaux d’atomes qui ont le même nombre de protons, mais un nombre de neutrons différents.

\({_1^1}H\) \( \ \ {_1^2}H\) \( \ \ {_1^3}H\)

Ci-dessus sont représentées les isotopes de l'hydrogène. On remarque qu’en bas, le nombre de protons est le même, mais qu'en haut, c'est un chiffre différent.

 

Écriture d’une réaction nucléaire 

 

En physique nucléaire, on a des réactions nucléaires. Dans ces réactions nucléaires, les noyaux d’atomes sont modifiés. On écrit la réaction nucléaire de la façon suivante :

\({_{Z_1}^{A_1}}X_1 + {_{Z_2}^{A_2}}X_2 \rightarrow {_{Z_3}^{A_3}}X_3 + {_{Z_4}^{A_4}}X_4\)

Elle ressemble à l’écriture de l’équation d’une réaction chimique. On met les noyaux ou particules qui sont présents initialement avec leur symbole, on met une flèche et on termine avec les noyaux ou particules présents à la fin de la réaction nucléaire. 

Pour une réaction nucléaire, on a trois conservations :

La conservation de la charge : les particules chargées dans les noyaux sont les protons, donc si la charge se conserve lors d’une réaction nucléaire, cela veut dire qu’on a la relation suivante : $Z_1+Z_2 = Z_3+Z_4.$ Il faudra toujours vérifier dans une réaction nucléaire si la charge est bien conservée.

La conservation du nombre de nucléons : dans le cas de l’écriture globale de la réaction nucléaire, cela implique que : $A_1+A_2 = A_3+A_4.$ Il faudra ainsi vérifier qu’on a bien une conservation du nombre de nucléons quand on a une équation de réaction nucléaire.

La conservation de l’énergie. 

 

Remarque

Certaines particules ne sont pas des noyaux d’atomes mais ont une représentation symbolique que l’on utilise dans l’écriture des réactions nucléaires.

Une particule que l’on connaît bien est l’électron. Son symbole est \({_{-1}^0}e\). $0$ car il n’y a pas de nucléons, $-1$ car il a une charge opposée à celle du proton.

Une autre de ces particules est le positon ou positron. C’est l’antiparticule de l’électron. Il a le même symbole mais il a une charge opposée à celui de l’électron donc $+1$ en bas : \({_{+1}^0}e\).

Enfin, le neutron qui a pour symbole \({_0^1}n\). $1$ car il y a un neutron donc un nucléon, et $0$ car, par définition, le neutron est neutre donc il a une charge nulle.