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Ce résultat est compatible avec l’image naïve d’un noyau vu comme une sphère homogène (système compact de nucléons). Donc le volume V est proportionnel à R
3 et
donc à A, ce qui donne une densité nucléaire constante, indépendante du noyau,
A/V = 10
38 nucléons/cm
3 ou bien 2.10
8 tonnes/cm
3 .
2. La radioactivité a été découverte par Becquerel en 1896 qui travaillait sur des sels
d’uranium. En 1897 et 1898, Pierre et Marie Curie découvraient le radium puis le
polonium. Marie Curie inventa le terme « radioactivité ».
La radioactivité peut être définie comme une émission spontanée de rayonnements. C’est
un phénomène aléatoire, indépendant de la température ou de toute autre condition
physique ou chimique. On ne peut pas prévoir ni provoquer la désintégration d’un noyau
instable : on ne peut raisonner qu’en termes de probabilités.
2.1.a. La réaction d’émission spontanée d’une particule a par un noyau
A
Z X s’écrit :
A
Z X →
A−4
Z−2 Y 1
4
2 He
Il faut veiller à la conservation du nombre de nucléons.
C’est l’interaction forte qui est responsable de la radioactivité a. Cette réaction spontanée
est possible si sa chaleur de réaction est positive (voir 2.2).
Donc la radioactivité a est possible si m(X ) > m(Y ) 1 m(a). Elle concerne les noyaux
lourds (A > 82). Dans le diagramme (Z, A − Z) il s’agit d’un déplacement parallèle à la
bissectrice.
2.1.b.
226
88 Ra →
222
86 Rn 1
4
2 He
L’énergie libérée est égale à la chaleur de réaction Q = 4,84 MeV
Afin de respecter la conservation de la quantité de mouvement, le noyau « père » étant
au repos, le noyau « fils » et la particule a partent dans des directions opposées en se
répartissant l’énergie Q sous forme d’énergie cinétique. La valeur maximale limite pour
l’énergie cinétique de la particule a est donc 4,84 MeV. Il faut la comparer à l’énergie de
masse de la particule a(m a c
2
≈ 4 000 MeV) pour se convaincre qu’elle ne peut pas être
relativiste. C’est toujours le cas en radioactivité a. La particule a a une énergie cinétique
comprise entre 4 et 8 MeV.
La conservation de la quantité de mouvement s’écrit :
− →
p Ra =
− →
0 =
− →
p Rn 1
− →
p a ⇒
− →
p Rn
=
− →
p a
La conservation de l’énergie totale impose :
p
2
a
2m a
1
p
2
Rn
2m Rn
= Q
d’où l’énergie cinétique de la particule a :
Ec a =
Q
1 1
m a
m Rn
= 4, 75 MeV
726
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Ce résultat est compatible avec l’image naïve d’un noyau vu comme une sphère homogène (système compact de nucléons). Donc le volume V est proportionnel à R
3 et
donc à A, ce qui donne une densité nucléaire constante, indépendante du noyau,
A/V = 10
38 nucléons/cm
3 ou bien 2.10
8 tonnes/cm
3 .
2. La radioactivité a été découverte par Becquerel en 1896 qui travaillait sur des sels
d’uranium. En 1897 et 1898, Pierre et Marie Curie découvraient le radium puis le
polonium. Marie Curie inventa le terme « radioactivité ».
La radioactivité peut être définie comme une émission spontanée de rayonnements. C’est
un phénomène aléatoire, indépendant de la température ou de toute autre condition
physique ou chimique. On ne peut pas prévoir ni provoquer la désintégration d’un noyau
instable : on ne peut raisonner qu’en termes de probabilités.
2.1.a. La réaction d’émission spontanée d’une particule a par un noyau
A
Z X s’écrit :
A
Z X →
A−4
Z−2 Y 1
4
2 He
Il faut veiller à la conservation du nombre de nucléons.
C’est l’interaction forte qui est responsable de la radioactivité a. Cette réaction spontanée
est possible si sa chaleur de réaction est positive (voir 2.2).
Donc la radioactivité a est possible si m(X ) > m(Y ) 1 m(a). Elle concerne les noyaux
lourds (A > 82). Dans le diagramme (Z, A − Z) il s’agit d’un déplacement parallèle à la
bissectrice.
2.1.b.
226
88 Ra →
222
86 Rn 1
4
2 He
L’énergie libérée est égale à la chaleur de réaction Q = 4,84 MeV
Afin de respecter la conservation de la quantité de mouvement, le noyau « père » étant
au repos, le noyau « fils » et la particule a partent dans des directions opposées en se
répartissant l’énergie Q sous forme d’énergie cinétique. La valeur maximale limite pour
l’énergie cinétique de la particule a est donc 4,84 MeV. Il faut la comparer à l’énergie de
masse de la particule a(m a c
2
≈ 4 000 MeV) pour se convaincre qu’elle ne peut pas être
relativiste. C’est toujours le cas en radioactivité a. La particule a a une énergie cinétique
comprise entre 4 et 8 MeV.
La conservation de la quantité de mouvement s’écrit :
− →
p Ra =
− →
0 =
− →
p Rn 1
− →
p a ⇒
− →
p Rn
=
− →
p a
La conservation de l’énergie totale impose :
p
2
a
2m a
1
p
2
Rn
2m Rn
= Q
d’où l’énergie cinétique de la particule a :
Ec a =
Q
1 1
m a
m Rn
= 4, 75 MeV
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