Bonjour,
j'ai du mal à comprendre la radioactivité Bêta : quand un noyau atomique a un excès de protons, est-ce à dire que c'est la répulsion coulombienne trop intense au sein du noyau qui est à l'origine de la transmutation ??
et quand il a un excès de neutrons, vu que les neutrons ne sont pas chargés électriquement, qu'est-ce qui provoque l'instabilité ?
quel est le ratio "idéal" protons /neutrons pour un noyau stable ?
Merci !
Salut,
Le neutron est instable. Un neutron libre se désintègre spontanément (demi-vie 20 minutes) en proton + électron + antineutrino (désintégration bêta)Envoyé par benjgru
Un mode inverse est possible : proton -> neutron + positron + neutrino, mais il faut un apport d'énergie
Dans un noyau, du fait des liaisons par interaction forte, le neutron peut être stabilisé. En fait, dans ces cas là, la désintégration est énergétiquement désavantageuse.
Le noyau est le plus stable quand il y a un rapport moyen entre protons et neutrons.
http://montblancsciences.free.fr/ter.../cours/p05.htm
Grosso-modo 1.5 neutrons par protons. Mais tu as aussi des cas particuliers (nombres magiques) qui correspondent aux remplissages des couches par les neutrons et protons, exactement comme pour le remplissage des niveaux électroniques.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
merci .
J'avais en effet oublié que le neutron était instable...
C'est quoi ces nombres magiques ??
Et sinon dans le noyau je suppose que les protons et les neutrons sont distribués aléatoirement dans la sphère nucléaire ?
je veux dire on n'a pas d'un côté les protons et d'un autre côté les neutrons !
Bonjour
la distribution des nucléons n'est pas aléatoire, pourquoi le serait-elle d'ailleurs.
Pour les nombres magiques il y a une règle du même genre que celle du remplissage des couches électroniques, en N = 2*(2 l + 1)
l correspondant à la 'couche' de nucléons en commençant par 0.
N correspond aussi bien aux protons qu'aux neutrons.
Amuse toi à les calculer, on trouve N = 2 protons + 2 neutrons pour la première couche pleine, c'est l'Hélium.
N= 6 P (ou 6 N) pour la seconde couche
au total on a donc 2 + 6 = 8 qui est un nombre magique expliquant la grande stabilité de l'Oxygène.
ensuite on a 20 28 50 82 126 184 qui correspondent aussi à des noyaux particulièrement stables.
Et oui les nucléons s'accouplent suivant ce modèle, dans le noyau on les distinguent mais chaque série tend à s'équilibrer avec l'autre (on ne trouvera pas une couche de 10 protons associées à une de 2 neutrons par exemple, un noyau stable aura plutot 10 P + 10 N).
En gros, pour le détail y a de la joie
L'electronique, c'est fantastique.
Salut,
Benjgru, je suppose que tu sais que les électrons autour d'un atome ne se disposent pas n'importe comment. Leur énergie de liaison et quantifiée et ils se placent sur des orbitales de plus en plus éloignées (au fur et à mesure qu'on ajoute des électrons). Cela étant dû à la mécanique quantique. Ainsi, sur le premier niveau on peut avoir 2 électrons, puis 8 électrons, etc... Et un atome est d'autant plus stable que les niveaux sont bien remplis (les gaz rares étant très stables).
Pour le noyau, c'est exactement la même chose. Sauf que :
- là il ne s'agit pas d'électrons dans le potentiel du noyau mais d'électrons et protons dans le potentiel de l'ensemble des protons et neutrons (en fait on a aussi une complication de ce type avec les électrons quand il y e en a plusieurs !)
- il s'agit de champ électrostatique (protons) ET de l'interaction forte. Les modèles étant singulièrement plus compliqués (c'est peu de le dire). L'article correspondant dans l'Encyclopedia Universalis est, je trouve, assez bien fait et fort approfondi (décrivant les différents modèles qualitativement et quantitativement).
Pour les chiffres, voir le message ci-dessus de curieuxdenature
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
ok merci beaucoup.
Donc en fait chaque nucléon possède une fonction d'onde solution d'une équation de Schrödinger à A corps (A nombre de masse) ...cette équation de Schrödinger doit être du genre compliquée...!
Salut,
Tout à fait. Et, pire encore, le potentiel intervenant dans cette équation n'est pas parfaitement connu. Il mélange les effets de l'électromagnétisme, de l'interaction forte. Et les effets de spins ne sont pas du tout négligeables (sans le spin, l'hélium 2 existerait, mais à cause du principe d'exclusion les deux protons doivent avoir des spins opposés, ce qui est un rien moins stable et la répulsion électrostatique juste suffisante pour empêcher l'existence de ce noyau).
D'où la conception de toutes sortes de modèles et de calculs approchés et sur ordinateur.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour
les modèles se compliquent au fur et à mesure que le noyau 'grossit', parce que les forces de liaisons nucléaires sont plus importantes entre neutrons.
Pour les petits noyaux, un couple de deux protons et deux neutrons s'équilibre moyennement mais l'écart se creuse assez vite ce qui fait qu'au milieu du tableau les niveaux d'énergies obligent un nombre de neutrons plus grand.
D'où le ration 1 proton pour 1.5 neutron rencontré dans ces noyaux stables, par exemple 80 protons pour ~120 neutrons dans le mercure.
L'electronique, c'est fantastique.
En plus, pour de gros noyaux, loin du remplissage "magique" ou dans un état excité, on peut avoir des noyaux avec des déformations considérables (en forme de poire, de sablier, d'haltère, etc... Ca complique aussi terriblement les modèles (mais en prenant tous les effets en compte, on a des modèles plus tôt bon. Mais ils restent encore empiriques, il y a quelques jours, je suis retombé sur un article d'une bonne trentaine d'année où ils avaient calculés que l'ilot de stabilité au-delà des transuraniens devait donner des noyaux presque stables, avec des demi-vies en milliers d'années. Pas de chance, c'est plutôt la milliseconde
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
ah bon ? j'ignorais cela...
et sinon pourquoi les neutrons sont instables et les protons stables ?
Bonjour benjgru
c'est un peu logique, entre neutrons il n'y a pas la force de répulsion électrostatique, ils sont donc plus liés.
Lapalisse dirait : si les protons étaient instables personne ne poserait la question.et sinon pourquoi les neutrons sont instables et les protons stables ?
Ce qui est plus intéressant est de se demander pourquoi les neutrons sont stables dans le noyau une fois liés aux protons.
Si j'ai bien compris, c'est parce qu'une fois lié, après avoir éjecté son énergie de liaison justement, il n'a plus les moyens de se transformer selon les seules possibilités que la nature lui offre. C'est valable dès la fusion d'un seul neutron avec un seul proton.
L'electronique, c'est fantastique.
Je prends un peu de temps pour expliquer le mécanisme:
Masse du proton :938.27 MeV
masse du neutron : 939.56 MeV
Différence de masse : 1.293 MeV
Masse du deutérium : Mp + Mn - 2.225 MeV
Il manque alors 2.22 - 1.3 = 0.93 MeV au neutron pour se désintégrer comme lorsqu'il est libre.
L'electronique, c'est fantastique.
Excuses moi mais comment calcules-tu la masse du Deutérium ??
moi je trouve Mp+Mn =938.27+939.56= 1877.83 Mev ...??
Bonsoir,
938.256 + 939.550 + 0.511 = 1878.317 MeV
m.a. Deutérium : 2.014101777 u m a = 1876.091 MeV
1878.317 - 1876.091 = 2.226 MeV , valeur de l'énergie de liaison donnée sur Wiki , par exemple .
les 0.511 MeV correspondent à quoi ?
merci.
Salut,
L'énergie propre (mc²) des électrons / positrons
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Bonjour
les datas des masses des atomes tiennent compte des électrons du cortège; d'où 511 KeV pour l'électron.
Si au lieu de partir de Mp tu pars de la masse de l'hydrogène on n'en tient pas compte puisque le deutérium a le même électron en commun.
L'electronique, c'est fantastique.
Voilà un cas où on ne s'occupe pas des électrons, la fusion du carbone qui donne H + Na23 + 2.24 MeV
C 12.0000000 -> H 1.0078250321
C 12.0000000 -> Na 22.98976967
24 UMA -> 23.9975947021 UMA
22355.856672 MeV -> 22353.6161513706 MeV
.0024052979 UMA
2.24052062941 MeV
L'electronique, c'est fantastique.
