RÉACTIONS NUCLÉAIRES ET RADIOACTIVITÉ

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.

Rappels 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’atome isotopes sont deux noyaux d’atomes qui ont le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différents.

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

Ce sont les isotopes de l’hydrogène qui sont représentés ci-dessus. On remarque qu’en bas, le nombre de protons est le même, mais 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’atome sont modifiés donc on écrit la réaction nucléaire de la façon suivante :

\({_{Z1}^{A1}}X_1 + {_{Z2}^{A2}}X_2 \rightarrow {_{Z3}^{A3}}X_3 + {_{Z4}^{A4}}X_4\)

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 et on met une flèche puis les noyaux ou particules présents à la fin de la réaction nucléaire. Ici, c’est l’écriture générale qui est représentée.

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 : $Z_1+Z_2 \rightarrow Z_3+Z_4.$ 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 : $A_1+A_2\rightarrow A_3+A_4.$ Il faudra aussi vérifier qu’on ait 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.

Il y a une autre particule : 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.