Chapitre 12: La physique nucléaire

Chapitre 12:
La physique nucléaire

12.1 La structure du noyau
Le noyau d’un atome est constitué de protons et de neutrons, qui sont tous les
deux des nucléons.
Z est le numéro atomique, il est égal au nombre de protons.
N est le nombre de neutrons.
A est le nombre de masse. A = Z + N C’est le nombre total de nucléons.
Un nuclide est un noyau qui a un nombre donné de protons et de neutrons.
Les isotopes d’un élément donné sont des atomes dont les noyaux ont le même
nombre de protons, mais des nombres différents de neutrons.
Rayon d’un noyau:
A
ZX
15
3
1.2 1 10 : ouR A fm fm m fm fermi femtomètre

12.2 L’énergie de liaison et la stabilité du noyau
La force nucléaire est une force d’attraction de courte portée (2 fm) qui est la
même pour tous les nucléons.
La masse d’un noyau est inférieure à la somme des masses de ses nucléons
d’un certaine quantité Δm qui est appelé le défaut de masse dont l’équivalent
est l’énergie de liaison L’énergie de liaison moyenne
par nucléon est
2
H n X
E Zm Nm m c  
EA
Z
N

13
6
22
67
6 1.007825 7 1.008665 13.003355 931.5 97.1
H n X H n C
E Zm Nm m c m m m c
E u u u MeV u Mev
Exemple: l’énergie de liaison du 13C ?

La désintégration alpha:
Un noyau est théoriquement instable par rapport à la
désintégration αou βsi sa masse est supérieure à la
somme des masses des produits. Q est l’énergie de
désintégration. c2 = 931,5 MeV/u
12.3 La radioactivité
Particules alpha : particules de charge +2e qui
sont des noyaux d’hélium
Particules bêta : des électrons ou des positrons.
Rayons gamma : ondes électromagnétiques très
courtes
Neutrons n: particule sans charge ayant la
masse d’un proton
4
2He
,
4
2
226 222 4
88 86 2
4 2 2
2
226 222 4 2 2
88 86 2 4.88
XY He
Ra Rn He
X Y He Q mc m m m c
Ra Rn He Q mc m m m c MeV