Le noyau fils se rapproche de la vallée de stabilité. Ecrire l’équation de la désintégration du potassium 40 en calcium 40 en précisant les lois de conservation utilisées. C’est la radioactivité naturelle qui est à l’origine de l’essentiel de cette énergie. L’intérieur de la Terre est donc chaud. En effet, celui-ci intégra, au fur et à mesure de sa formation, une quantité croissante d’uranium, thorium et potassium, appauvrissant ainsi le manteau en noyaux radioactifs.

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Plusieurs lois gouvernent ces réactions nucléaires spontanées. Une épidémie mortelle survient entre les dates t 1 et t 2. Dans les classes antérieures nous avons vu qu’un atome est constitué d’un noyau central et d’un nuage électronique. Evolution temporelle et dynamique interne du globe terrestre. Quelques centimètres d’air ou une mince feuille de papier d’aluminium suffisent à les arrêter.

Pensez à utiliser la commande « Précédente » du navigateur et la touche F 11 du clavier. La radioactivité est l’exemple type du fait que certains phénomènes naturels intéressent plusieurs domaines de la science. Le physicien nucléaire s’intéresse à la modification spontanée de certains noyaux d’atomes.

Le mathématicien trouve là l’occasion d’appliquer concrètement certains théorèmes relatifs aux solutions d’équations différentielles ou aux calculs des probabilités.

Le spécialiste des sciences de la Terre s’intéresse à la radioactivité pour la datation des roches ou des organismes fossiles. Le spécialiste des sciences de la vie s’intéresse aux conséquences biologiques positives ou négatives des rayonnements radioactifs. Dans les classes antérieures nous avons vu qu’un atome est constitué d’un noyau central et d’un nuage électronique. On symbolise ce noyau par.

En classe de première nous avons vu que la cohésion du noyau est assurée par l’interaction forte entre les nucléons. Z est également appelé le numéro atomique.

C’est le numéro de la case du tableau périodique des éléments dans laquelle se trouve le chlore. Loin du noyau se trouve le cortège électronique. Un atome, étant électriquement neutre, possédera autant d’électrons négatifs dans le nuage électronique que de protons positifs dans le noyau.

De façon élémentaire, on peut dire que les électrons se répartissent sur des couches K, L, M, N Le diamètre d’un noyau est de l’ordre de 10 – 15 m.

Le diamètre d’un atome est de l’ordre de 10 – 10 m. Remarquons que la définition du diamètre d’un atome est ambiguë.

Il en existe plusieurs qui seront définis lors d’études ultérieures. Règle de répartition des électrons sur les différentes couches K, L, M, N Ces atomes ont le même cortège électronique mais ils diffèrent par leur noyau. Des noyaux isotopes possèdent le même nombre de protons Z, mais des nombres de neutrons N différents. A l’état naturel, l’élément chlore se présentent sous la forme de deux isotopes: Les atomes également appelés atomes isotopes correspondants à ces deux noyaux isotopes possèdent le même cortège électronique et ont donc des propriétés chimiques identiques.

Leurs propriétés physique, par exemple leur masse, sont évidemment différentes.

Diagramme N-Z 2

On peut écrire pour ces 2 diagrajme La partie noire décrit le noyau et la partie rouge décrit le cortège d’électrons. D’autres isotopes du chlore se rencontrent en physique nucléaire, tous obéissent à la représentation K 2 L 8 M 7. Les trois isotopes les plus connus de l’élément carbone sont: Becquerel – découvre en que certains sels d’uranium diagrame des « rayonnements » pouvant traverser la matière et pouvant impressionner des plaques photos placées dans l’obscurité.

Progressivement, on a nzz déterminer la nature de ces rayonnements. Ces particules, formées de deux protons et de deux neutrons, sont déviées légèrement par un champ magnétique ou électrique, car leur masse est importante. Leur pouvoir de pénétration est faible. Quelques centimètres d’air ou diatramme mince feuille de papier d’aluminium suffisent à les arrêter.

Leur faible masse fait en sorte que ces particules sont facilement déviées par un champ électrique ou magnétique, dans le sens opposé de la déviation des particules alpha.

Leur grande vitesse leur procure un pouvoir de pénétration supérieur à celui des particules alpha. Il faut plusieurs mètres d’air ou quelques centimètres d’aluminium pour les arrêter.

Ces positons ont la même masse que les électrons mais une charge électrique opposée. Leur pouvoir de pénétration propre est très faible car ils s’annihilent lorsqu’ils rencontrent un électron en donnant naissance à un rayonnement g. Elle ne concerne que quelques noyaux artificiels. Ces rayons gamma, contrairement aux particules alpha et bêta, ne changent pas la composition du noyau qui les émet.

Leur pouvoir de pénétration est très élevé: Ces rayons g sont très dangereux pour l’homme. A coté de ces quatre types de rayonnements au programme il existe d’autres transformations spontanées d’un noyau. Citons la capture électronique ou l’émission d’un ou deux protons émissions récemment mises en évidence avec certains noyaux artificiels.

Cela peut provoquer l’ionisation des molécules du milieu cellulaire ou la rupture des liaisons moléculaires.

Tous les constituants de la cellule peuvent être touchés mais c’est une action sur la molécule d’ADN qui risque d’avoir le plus de conséquences. Il faut s’efforcer de diminuer l’exposition aux rayonnements, mais il est impossible de la réduire à zéro.

Elle est indécelable par nos sens. L’homme a du mettre au point divers dispositifs pour détecter cette radioactivité.

Le plus ancien de ces dispositifs, utilisé par Becquerel, est une plaque photographique. Parmi les autres dispositifs, on peut citer les électroscopes, les chambres d’ionisation, doagramme compteur de Geiger-Muller, la chambre à brouillard, les chambres à bulles, les chambres électroniques, les scintillateurs, les semi-conducteurs, etc. C’est le cas, par exemple, d’un des isotopes du carbone, l’isotope.

Diagramme N,Z ou diagramme de Segré

A une date inconnue, il se désintègre spontanément en un autre noyau, en émettant des particules a ou b et, souvent, un rayonnement g. C’est le cas, par exemple, d’un autre isotope du carbone, l’isotope qui est radioactif.

Il émet une particule b – et se transforme en un noyau d’azote: Le noyau qui se désintègre,est le noyau père. Le noyau obtenu,est le noyau fils. Domaines de stabilité et d’instabilité des noyaux. Il est intéressant de représenter les noyaux atomiques dans le plan N,Z.

Le diagramme complet de tous les nucléides peut être consulté dans le lexique. Sur ce diagramme, les noyaux stables sont situés dans une zone, colorée en noir, nommée vallée de stabilité.

Ils contiennent plus de neutrons que de protons. La vallée de stabilité ne se poursuit pas au delà du bismuth voir le diagramme completpuisqu’au delà de ce noyau on ne trouve aucun nucléide stable.

Les noyaux sont instables quand ils contiennent trop de protons ou trop de neutrons. Ces noyaux radioactifs, qui ne sont pas situés dans la zone de stabilité, tendent à retrouver une configuration stable en expulsant une particule, à une date aléatoire. Plusieurs lois gouvernent ces réactions nucléaires spontanées. Nous en retiendrons deux: Loi de conservation de la charge électrique: Loi de conservation du nombre de nucléons: Le noyau pèresitué au-dessous de la zone de stabilité, possède trop de neutrons par rapport au nombre de protons.

Il se transmute en transformant un neutron en proton, avec émission d’un électron. Le noyau fils se rapproche de la vallée de stabilité. L’équation de cette réaction nucléaire spontanée s’écrit: Le noyau ne contenant que des protons et des neutrons, l’émission d’un électron doit être précédée de la transformation suivante: Le noyau pèresitué au-dessus de la zone de stabilité, possède trop de protons par rapport au nombre de neutrons.

Il se transmute en transformant un proton en neutron, avec émission d’un positon. Le noyau ne contenant que des protons et des neutrons, l’émission d’un positon doit être précédée de la transformation suivante: Le noyau père émet un noyau d’hélium. Il se désexcite en donnant un noyau stable et un rayon g.

La production du noyau fils excité est suivie de l’émission du rayonnement gamma, avec désexcitation du noyau fils: Le nombre de noyaux stables ou radioactifs naturellement présents sur Terre est voisin de Ce nombre est porté à plus de voir le diagramme complet en comptant les noyaux artificiels préparés au laboratoire.

Combien d’isotopes de l’oxygène figurent sur le diagramme ci-dessus? Quels sont les isotopes radioactifs? Sur le diagramme ci-dessus figurent 17 isotopes de l’oxygène: Trois séances de travaux pratiques ont permis de réfléchir à l’évolution dans le temps d’un échantillon de matière radioactive.

La demi-vie de 30 ans voir plus diagramne permet de considérer que toutes les mesures faites dans une séance de travaux pratiques ont été faites à la même date. Les diagrammf sur le nombre djagramme désintégrations dépassent largement les incertitudes de mesures.

Comme de nombreuses mesures ont été faites on a pu construire un diagramme en fréquence et caractériser le résultat par diagramke moyenne et son écart type. On a obtenu une distribution de Poisson. On a alors envisagé comme hypothèse que la désintégration radioactive est un phénomène aléatoire: Fiagramme meurent à des âges variables certains peuvent vivre très longtemps. Une épidémie mortelle survient entre les diagrammme t 1 et t 2. Il décide de la mort des arbres en jouant aux dés. A intervalles de temps réguliers et rapprochés, il jette un nombre de dés égal au nombre d’arbres survivants.

Il coupe alors autant d’arbres que ce qu’il y diagrammd de dès affichant le nombre 6. Dans cette dernière hypothèse c on a trouvé une décroissance exponentielle du nombre d’arbres.

Le modèle satisfaisant est celui de « mort aléatoire sans vieillissement » correspondant à une décroissance exponentielle modèle c. Elle caractérise un radionucléide.