noyau instable et interaction forte

[mav62]

Bonsoir,
La cohésion d'un noyau résulte de l'interaction forte entre protons, entre neutrons et entre protons/neutrons, qui s'oppose à l’interaction électromagnétique entre les protons.
Par contre je ne comprend pas pourquoi si le nombre de nucléons augmente, il y a désintégration du noyau donc l'interaction EM est supérieure à l’interaction forte.
Je pourrais comprendre que si le nombre de nucléons diminue, l’interaction forte diminue et devient inférieure à l'interaction EM. Mais dans le cas du phosphore 30, il y a un neutron en moins et le noyau est instable alors que le phosphore 31 est stable. Pourquoi un seul neutron est si important alors que l'on dit que l’interaction forte est beaucoup plus élevée que l’interaction EM ?
Désolé de poser autant de questions mais je pense que j'ai dû mal comprendre quelque chose sur les interactions au niveau du noyau.
Merci d'avance pour votre aide.
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[mariposa]

Bonsoir,
La cohésion d'un noyau résulte de l'interaction forte entre protons, entre neutrons et entre protons/neutrons, qui s'oppose à l’interaction électromagnétique entre les protons.
Par contre je ne comprend pas pourquoi si le nombre de nucléons augmente, il y a désintégration du noyau donc l'interaction EM est supérieure à l’interaction forte.
Je pourrais comprendre que si le nombre de nucléons diminue, l’interaction forte diminue et devient inférieure à l'interaction EM. Mais dans le cas du phosphore 30, il y a un neutron en moins et le noyau est instable alors que le phosphore 31 est stable. Pourquoi un seul neutron est si important alors que l'on dit que l’interaction forte est beaucoup plus élevée que l’interaction EM ?
Désolé de poser autant de questions mais je pense que j'ai dû mal comprendre quelque chose sur les interactions au niveau du noyau
Merci d'avance pour votre aide.

Bonsoir,

Quand a nombre de protons fixés tu augmentes le nombre de neutrons, tu vas favoriser l'emission de beta - car le neutron libre est un etat excité du proton et donc un neutron va se transformer en proton pour donner pour l'isotope 32 du soufre.

Par contre s il n y a pas assez de neutrons, pour diminuer l'interaction electrostatique entre protron, il va avoir emission de beta + cad transformation d'un proton en neutron, ce qui va pour l'isotope 30 transformer le phosphore en silicium.

Donc l'isotope 31 qui se trouve entre les 2 réalise un " compromis" entre les 2 mécanismes.

Ce compromis est lié au fait que le neutron diminue l'energie electrostatique entre protons, donc la masse de l'isotope mais augmente la masse de l'isotope car la masse du neutron est superieure a la masse du proton.

[mav62]

Bonjour et merci pour ton aide,
Si j'ai bien compris :
Concernant le phosphore 32 qui à 1 neutron supplémentaire par rapport au phosphore 31 stable, tu dis qu'il y a émission de béta- soit émission d'un électron et transformation d'un neutron en proton soit du soufre 31 car le nombre de nucléons ne change pas.
Concernant le phosphore 30 qui à 1 neutron en moins par rapport au phosphore 31 stable, tu dis qu'il y a émission de béta+ soit émission d'un positon et transformation d'un proton en neutron soit du silicium 30 car le nombre de nucléons ne change pas.
Par contre je ne comprends toujours pas pourquoi 1 seul neutron en moins ou en plus peut causer une désintégration ou une instabilité du noyau. Par exemple si je prend un élément chimique comme le titane par exemple, sont stables titane 46 à 50 donc si on compare le titane 50 au titane 46 il y a un excès de neutrons et pourtant il est stable. J'ai dû mal à comprendre l'impact d'un neutron sur la cohésion du noyau.

[mariposa]

Bonjour et merci pour ton aide,
Si j'ai bien compris :
Concernant le phosphore 32 qui à 1 neutron supplémentaire par rapport au phosphore 31 stable, tu dis qu'il y a émission de béta- soit émission d'un électron et transformation d'un neutron en proton soit du soufre 31 car le nombre de nucléons ne change pas.
Concernant le phosphore 30 qui à 1 neutron en moins par rapport au phosphore 31 stable, tu dis qu'il y a émission de béta+ soit émission d'un positon et transformation d'un proton en neutron soit du silicium 30 car le nombre de nucléons ne change pas.

Bonjour,

C'est exactement çà.

Par contre je ne comprends toujours pas pourquoi 1 seul neutron en moins ou en plus peut causer une désintégration ou une instabilité du noyau. Par exemple si je prend un élément chimique comme le titane par exemple, sont stables titane 46 à 50 donc si on compare le titane 50 au titane 46 il y a un excès de neutrons et pourtant il est stable. J'ai dû mal à comprendre l'impact d'un neutron sur la cohésion du noyau.

Ta question est importante et c'est bien qu'elle soit posée car j'ai voulu éviter de faire un développement exhaustif.

physique nucléaire= physique atomique.

Un système est instable en MQ parce qu'il se trouve dans un état excité. La physique nucléaire est très largement une recopie de la physique atomique.

Physique atomique.

Un atome est dans un état excité parce qu'il peut évoluer vers un état de plus basse énergie et en définitive vers l'état fondamental.
Pour aller vers l'état fondamental il faut qu il ait un couplage entre les 2 états. Ce couplage c'est l'interaction électromagnétique, cad émission de photons. Ce couplage qui est mathématiquement un élément de matrice des 2 états d'un opérateur noté:


<Fondamenta|Opérateur| Excité>

Si cet élément de matrice est nul la transition électromagnétique est interdite (il y a des règles de sélection). Dans ce cas il faut faire intervenir d'autres opérateurs plus compliqués pourlesquels l'élément de matrice est non nul. Ceci explique la diversité des durées de vie.


Physique nucléaire.


C'est donc la même chose que la physique atomique avec 2 différences:

les énergies sont pensées en masse E= m.c2 ;

Les modèles en couches sont plus compliqués (importance du couplage spin-orbite)

les régles de sélection sont plus compliquées. L'opérateur de transition est l'interaction nucléaire electro-faible.


Donc tous les phosphores sont instables car ce sont des états excités et qui évoluent la plupart vers le silicium ou le soufre (par interaction électro-faible)

Pour le phosphore 31, c'est un état fondamental et donc ce n'est pas un état excité.


De même si Les 2 titane sont stables, cela veut dire qu il n y a pas en dessous des états a même A = Z + N de masse inférieure.

On peut comprendre la stabilité de certains noyaux de façon identique a la physique atomique qui favorise les couches complètes.

Sur cette dernière question il faut voir la hiérarchie du modèle en couche des noyaux (oscillateur 3 dimensions + Potentiel de Fermi-Woods + couplage spin-orbite)

[A voir en vidéo sur Futura]

[mav62]

Merci pour cette seconde réponse détaillée.