Cours

IMRT1 Corrigé partiel de l’évaluation n°3 26 mars 2010 Page 1 sur 2
Cours ( 11 points )
A- QCM ( 5 points )
1) L’interaction nucléaire forte :
a- Ne s’exerce pas entre un proton et un neutron FAUX : elle s’exerce entre tous les
nucléons
b- Est attractive entre deux neutrons VRAI voir le cours
c- Est répulsive entre deux protons FAUX : elle est toujours attractive
d- Intervient dans le mécanisme de l’émission alpha : VRAI voir le cours
2) Les nucléides sont plus stables quand :
a- Ils ont plus de protons que de neutrons ( pour Z > 20 ) FAUX : ils en ont autant
b- Ils ont plus de protons que de neutrons ( pour Z < 20 ) FAUX : on a N> Z
c- Ils ont un nombre pair de neutrons VRAI voir le cours
d- Ils ont des nombres pairs de neutrons et de protons VRAI voir le cours
3) La structure en couches du noyau explique :
a- L’existence de nombres magiques de stabilité pour Z et N = A-Z VRAI voir le cours
b- les spectres de raies de rayons X FAUX : c’est la structure en couches de l’atome qui
les explique
c- les spectres de raies de rayons gamma VRAI voir le cours
d- les spectre de raies pour les énergies cinétiques des particules alpha VRAI voir le cours
4) Le phénomène de conversion interne :
a- S’accompagne de l’émission de photons de fluorescence X VRAI ( éjection d’un
électron des couches profondes donc création d’une vacance )
b- Permet l’émission de photons FAUX : elle est concurrente de l’émission 
c- Permet l’émission d’électrons de valeurs d’énergies bien définies VRAI voir le cours
d- Permet l’extraction d’électrons des couches profondes du noyau-père lors d’une
émission alpha FAUX : cela concerne le noyau-fils et pas le noyau-père
5) La valeur moyenne d’une tension variable :
a- Est équivalente à la tension continue qui provoquerait le même déplacement de charge
dans le même circuit que la tension variable pendant la même durée VRAI voir le cours
b- Se mesure avec un voltmètre en position AC + DC FAUX : voltmètre en position DC
c- Se mesure avec un ampèremètre en position DC FAUX : voltmètre en position DC
d- Est une grandeur qui varie au cours du temps FAUX : seule la valeur instantanée u(t)
évolue au cours du temps
B- Questions et applications de cours ( 6 pts )
1) Interactions fondamentales existant entre particules :
a- Nommer et classer ces interactions par intensité décroissante : voir le cours
b- Au niveau du noyau, on doit prendre en compte :
- l’interaction forte ( attractive entre tous les nucléons ) ; portée : le noyau
- l’interaction électromagnétique ( répulsive entre les protons ) : portée infinie ( donc le
tout le noyau )
- l’interaction faible ( attractive entre tous les nucléons ) ; portée : un nucléon donc les
nucléons voisins immédiats d’un nucléon.
2) Voir le cours
IMRT1 - 2009-2010 Corrigé partiel de l’évaluation n°3 26/03/2010

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Exercices ( 29 points )
Données numériques : Célérité de la lumière dans le vide : C = 2,99792.108 m.s-1
Charge électrique élémentaire : e = 1,602.10-19 C ; constante de PLANCK : h = 6,62.10-34 J.s
Unités de masse : 1 u = 1,66054. 10-27 kg = 931,5 MeV.C-2
Masses des particules : proton : mP = 1,007276 u ; neutron : mN = 1,008665 u ;
particule : m = 4,0015 u ; électron : me= 5,48.10-4 u ;
Exercice 1 Noyau de Cobalt - DTS 2000 (5 pts )
1) Défaut de masse du noyau de cobalt :
( ( ) )
P N noyau
m Z m A Z m m      
soit
(27 1,007276 (32) 1,008665) 58,918388 0,55534mu      
2) L'énergie de liaison d'un noyau est l’énergie à fournir pour séparer tous les constituants d’un noyau et
les mettre sous forme de particules libres .
20,55534 931,5 517,3
l
E m C MeV     
.
3) Energie de liaison par nucléon du noyau de cobalt :
1
517,3 8,77 .
59
l
EMeV nucléon
A
Exercice 4 Radioactivité alpha ( 9 pts )
1) Pour 1 :
242 238 4
96 94 2
Cm Pu He
Pour 2 :
242 238 * 4
96 94 2
Cm Pu He
puis
238 * 238 0
94 94 0
Pu Pu
soit globalement :
242 238 4 0
96 94 2 0
Cm Pu He
.
Energie du photon  émis :
2 1 2 6,1129 6,0696 0,0433
disponible c c c
E E E E E MeV
Longueur d’onde :
34 8 11
6 19
6,62.10 2,9972.10 2,86.10 28,6
0,0433 10 1,602.10
hC m pm
E
ATTENTION : Pour le calcul de , il faut utiliser les unités SI.
2) Le bilan énergétique de la désintégration ( pour 1 ) est :
1
2 2 2 Pu
Cm Pu c c
m C m C m C E E
On peut négliger le terme
Pu
c
E
( faible énergie
de recul pour un gros noyau ) .
On en déduit
1
26,1129
237,9980 4,0015 242,0055
931,5
c
Cm Pu E
m m m u
C
La masse de l’atome est
4
96 242,0055 96 5,48.10 242,0581
atCm Cm e
m m m u
3) Vitesse initiale maximale des particules  émises : ce cas correspond à l’émission de noyaux de
plutonium à l’état stable ( sans émission  ) donc avec une énergie cinétique maximale pour les
particules  ( soit
16,1129
c
E MeV
) .
Si on suppose les particules non relativistes, on a alors :
12
1
2
c
E m v
soit
1
22c
E
vm
; on
obtient finalement
16 19 71
27
22 6,1129 10 1,602.10 1,72.10 .
4,0015 1,66054.10
c
E
v ms
m
On observe que
71
1,72.10 .v ms
est inférieure à
71
3,0.10 .
10
Cms
: les particules sont donc non
relativistes : l’hypothèse de départ est vérifiée.