#0708 Radioactivité 3 Karel Lemr http://physique.hopto.org Relation d'Einstein La masse est une forme d'énergie Relation d'Einstein donne une équivalence entre la masse et l'énergie E =mc 2 E … énergie [J] m … masse [kg] c … vitesse de la lumière c=3.108 m/s On utilise très souvent l'échelle plus agréable pour des calcules nucléaires électronvolt 1eV = 1,6.10-19 J Défaut de masse d'un noyau La loi de conservation de masse est violée! n noyauZ m p A−Z m n La masse du noyau est toujours plus petite que la masse de ses nucléons si il soient libres. Une partie de la masse est utilisée comme l'énergie de liaison qui assure cohérence du noyau. 2 E liaison=[Z m p A−Z m n−mnoyau ]c = mc Défaut de masse 2 Énergie de liaison et stabilité On utilise la grandeur énergie de liaison par nucléon pour déterminer la stabilité d'un noyau. On peut classer des des noyaux dans la courbe d'Aston: - Énergie de liaison par nucléon (prise négativement) Énergie nécessaire pour décomposer le noyau Tendance à fusion Tendance à fission -8eV -8,7eV 56 26 Fe A Réaction provoquée On peut provoquer une réaction nucléaire par une particule qui sert comme un projectile et frappe le noyau. Projectile + Noyau père noyau fils + particules (rayonnement) Au cours d'une réaction nucléaire, la loi de conservation du nombre de charge et du nombre de masse est valable. On peut distinguer généralement 2 types de réactions nucléaires: fission et fusion nucléaires Fission nucléaire Un noyau lourd est ciblé par un projectile et il se scind en deux noyaux plus légers et quelques particules, qui peuvent servir comme projectiles. 1 0 n 235 92 94 38 U Sr 140 54 1 0 Xe 2 n Réaction en chaîne – les particules émises peuvent entretenir d'autres fissions. La réaction est contrôlée si le nombre de projectils reste constant (usine électrique). Si la réaction devient incontrôlée -> l'explosion nucléaire :( Fusion nucléaire Deux noyaux légers forment un noyau plus lourd, peut être accompagné par émission d'une particule. 2 1 H 31 H 24 He 01n Réalisé par les étoiles, contidion sont extrêmes – température 1000000K, on appelle cette réaction aussi réaction thermonucléaire On sait faire cette réaction artificiellement, mais seulement incontrôlée (bombe à hygrogène). La recherche est realisée pour savoir faire cette réaction de la manière contrôlée. Bilan énergétique Au cours des réactions nucléaires la masse diminue (perte de masse) mavant maprès Défaut de masse: m=m avant −maprès L'énergie libérée: E= mc 2 Dans la domaine des réactions nucléaires les lois de conservation de la masse et de l'énergie ne sont pas valables séparement, mais la somme de la masse (*c2) et de l'énergie se conserve. Annihilation Réaction entre la matière et antimatière, toute la masse est transformée en énergie du rayonnement électromagnétique (photons). 0 −1 0 1 e e2