1 kilo de protons et 1 kilo d'électrons contiennent-ils la même énergie ?

[coussin]

particule alpha (noyau d'hélium) : 6.644657e-27 kg
2 deutérons : 6.68716e-27 kg
Les énergies de liaisons sont toujours négatives (par définition). La masse du composite est inférieure à la somme des masses.
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[Deedee81]

Attention, ceci n'est vrai que jusqu'au fer. Au-delà, ça redevient plus lourd (masse du composite plus lourde). Les énergies de liaison sont toujours négatives (*) mais plus faibles pour les noyaux lourds.

C'est pourquoi la fusion nucléaire produit de l'énergie jusqu'au fer.
Et la fission nucléaire aussi mais en partant des éléments lourds (bien qu'il y a moins de possibilité car tous les noyaux ne sont pas fissiles).

Et cela explique que le stade final du coeur des grosses étoiles soit le fer (après, la réaction s'arrête, le coeur s'effondre et baouuuuuuum).
Et enfin, cela explique pourquoi le fer est un élément si abondant dans l'univers (après les éléments les plus léger évidemment).

(*) seule exception : les hadrons (protons, neutrons) dont l'énergie de liaison entre quarks est.... positive ! Ca peut sembler une hérésie mais c'est dû au fait qu'ici la stabilité est assurée par le confinement (propriété de l'interaction forte liée à sa liberté asymptotique).

[coussin]

Attention, ceci n'est vrai que jusqu'au fer. Au-delà, ça redevient plus lourd.

Je ne pense pas, non. Le défaut de masse est toujours positif si je ne m'abuse i.e. la masse des constituants est toujours supérieure à la masse du composite.
Il est vrai que ce défaut de masse est maximal pour le fer mais ça n'est pas la question...

Me trompè-je ?

[invite51d17075]

Attention, ceci n'est vrai que jusqu'au fer. Au-delà, ça redevient plus lourd.
.

intéressant.
et que peut on en dire à pour les Hadrons eux même ?
à moins que les notions de masses pour les quarks et gluons soient inappropriées ?
edit : pour les quarks, elle sont bien données avec le Higgs, non ?

[coussin]

intéressant.
et que peut on en dire à pour les Hadrons eux même ?
à moins que les notions de masses pour les quarks et gluons soient inappropriées ?

C'est la même chose pour, par exemple, le proton et ses 3 quarks. Mais ici il faut prendre ce qu'on appelle les constituent quarks qui sont des quarks habillés par un nuage de quarks virtuels et de gluons.
En prenant ces quarks là*, on a 2 up + 1 down plus lourd qu'un proton.

* Et non pas les current quarks qui sont des quarks nus, pur concept de théoriciens qui n'existent pas. De la même manière qu'un atome "vraiment nu", même pas habillé par le vide quantique n'existe pas non plus. Les constituents quarks sont des quarks habillés par le vide QCD.

[andretou]

particule alpha (noyau d'hélium) : 6.644657e-27 kg
2 deutérons : 6.68716e-27 kg
Les énergies de liaisons sont toujours négatives (par définition). La masse du composite est inférieure à la somme des masses.

J'ai compris : les "objets" doivent convertir une partie de leur masse en énergie de liaison pour pouvoir s'associer, la masse du tout est donc inférieure à la masse des parties. Et inversement, lorsque les parties se séparent, elles récupèrent leur énergie de liaison, ce qui se traduit par une augmentation de leur masse.
Mais apparemment les choses ne se passent pas ainsi pour le noyau d'uranium... En effet, sauf erreur de ma part, quand on casse un noyau d'uranium, les morceaux résultant de sa désintégration pèsent moins, au total, que le noyau initial (la différence de masse permettant alors l'émission d'un rayonnement).
Ainsi, lors de la fission du noyau d'uranium, l'énergie de liaison perdue ne se transforme pas en masse chez les différents "morceaux", mais produit du rayonnement.
Est-ce correct ?
Si oui, comment peut-on expliquer ce "choix" de l'énergie de liaison de se transformer en rayonnement plutôt qu'en masse dans le cas du noyau d'uranium, et le choix inverse dans le cas du noyau d'hélium ?

[XK150]

Je ne pense pas, non. Le défaut de masse est toujours positif si je ne m'abuse i.e. la masse des constituants est toujours supérieure à la masse du composite.
Il est vrai que ce défaut de masse est maximal pour le fer mais ça n'est pas la question...

Me trompè-je ?

Re,
Vous avez raison ; c'est toujours le cas , même à 235U et au-delà ....

[coussin]

J'ai compris : les "objets" doivent convertir une partie de leur masse en énergie de liaison pour pouvoir s'associer, la masse du tout est donc inférieure à la masse des parties. Et inversement, lorsque les parties se séparent, elles récupèrent leur énergie de liaison, ce qui se traduit par une augmentation de leur masse.
Mais apparemment les choses ne se passent pas ainsi pour le noyau d'uranium... En effet, sauf erreur de ma part, quand on casse un noyau d'uranium, les morceaux résultant de sa désintégration pèsent moins, au total, que le noyau initial (la différence de masse permettant alors l'émission d'un rayonnement).
Ainsi, lors de la fission du noyau d'uranium, l'énergie de liaison perdue ne se transforme pas en masse chez les différents "morceaux", mais produit du rayonnement.
Est-ce correct ?
Si oui, comment peut-on expliquer ce "choix" de l'énergie de liaison de se transformer en rayonnement plutôt qu'en masse dans le cas du noyau d'uranium, et pas dans le cas du noyau d'hélium ?

Ne mélangeons pas tout.
Ce que je dis c'est qu'un noyau d'uranium est moins lourd que 238 protons/neutrons car le défaut de masse est positif.
Mais, la fission d'un noyau d'uranium ce n'est pas ça. Un noyau d'uranium se fissionne en d'autres noyaux (je ne sais pas lesquels) et comme la courbe de défaut de masse (ou de liaison nucléaire) n'est pas monotone (elle a un maximum vers le fer comme on l'a dit), on peut avoir la masse des produits de fission plus petite que le noyau d'uranium.

[invite51d17075]

merci pour ces précisions.

[Deedee81]

Me trompè-je ?

non, on parlait de choses différentes :

masse (neutrons et protons) toujours > masse (noyau)
masse de deux "demis noyaux" parfois > parfois < masse noyau complet

Sorry

[andretou]

Attention, ceci n'est vrai que jusqu'au fer. Au-delà, ça redevient plus lourd (masse du composite plus lourde).

Veux-tu dire qu'au delà du fer, la masse du noyau devient plus lourde que la somme des masses de ses nucléons ?
Comment cela s'explique-t-il ?
D'où provient ce surplus de masse ?

[Amanuensis]

Annulé... redondant avec un message récent pas lu assez vite...

[Amanuensis]

Veux-tu dire qu'au delà du fer, la masse du noyau devient plus lourde que la somme des masses de ses nucléons ?

Non. Lire le message plus récent de Deedee...

[andretou]

Ok !
Mais alors qu'est-ce qui se passe au-delà du fer, au niveau du noyau ?

[Deedee81]

Salut,

Mais alors qu'est-ce qui se passe au-delà du fer, au niveau du noyau ?

Le mieux est encore de donner ça :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Liaison_nucl%C3%A9aire

L'article n'est pas très long et suffisant amha.
Je te conseille de le lire. Tu peux voir en particulier que l'énergie de liaison par nucléon est maximale pour le fer.

[Amanuensis]

Je te conseille de le lire. Tu peux voir en particulier que l'énergie de liaison par nucléon est maximale pour le fer.

[Détail sans importance--toute la vulgarisation s'en fiche--ce n'est pas pour le fer. Suffit de faire le calcul correct... Je l'ai déjà indiqué plusieurs fois, avec des références il me semble (le wiki le dit, c'est tout dire). Cela ne sert à rien, clairement, mais l'espoir fait agir.]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Nickel_62

[stefjm]

[Détail sans importance--toute la vulgarisation s'en fiche--ce n'est pas pour le fer. Suffit de faire le calcul correct... Je l'ai déjà indiqué plusieurs fois, avec des références il me semble (le wiki le dit, c'est tout dire). Cela ne sert à rien, clairement, mais l'espoir fait agir.]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Nickel_62

J'ai rectifié dans ma tête et cela ne change que très peu mes prises de décisions.
Par contre, les trois interventions m'ont fait sourire (Coussin, Deedee et toi).

[XK150]

Re,
Pourquoi parler à mots couverts ? J'en suis resté à cette classification donnée par cette référence ( 1994 ) , est elle toujours d'actualité ?
62Ni , 58Fe , 56Fe , 60Ni .
http://www.physics.smu.edu/scalise/q...lAJP000653.pdf

[Amanuensis]

Pas de raison que les masses des nucléides et de bêtes calculs changent...

(Par ailleurs je suis un peu surpris par l'explication donnée dans le pdf pourquoi le Fe56 a le statut qu'il a dans la "vulgarisation". La raison donnée dans le Wiki me semble plus convaincante, avec l'erreur de raisonnement qui va avec.)

[coussin]

Pas de raison que les masses des nucléides et de bêtes calculs changent...

C'est l'invariance par difféomorphisme

[Deedee81]

mais l'espoir fait agir.

Parfois c'est comme les clous : il fat frapper plusieurs fois

[Amanuensis]

Mais on n'a pas toujours sous la main des clous en patacarbure de wolfram.

[andretou]

Concrètement, quel est l'ultime carburant d'une étoile moyenne comme le soleil ? Le fer ou le nickel ?...

[Deedee81]

Concrètement, quel est l'ultime carburant d'une étoile moyenne comme le soleil ? Le fer ou le nickel ?...

A confirmer mais je crois que c'est le carbone. Si ça allait jusqu'au fer, elle ferait boum. Mais notre Soleil est trop petit.

[Amanuensis]

Les nucléides "ultimes" en pratique sont toute une collection dans la "vallée", qui est assez plate. Car il n'est même pas clair comment des réactions pourraient libérer l'énergie "libérable" entre ces nucléides et le Ni62.

En fait, même libérer par fission l'énergie de nucléides de la ligne du Caesium (genre or, plomb, ...) doit demander des circonstances exceptionnelles. (Faut une fusion puis une fission, j'imagine.)

[Amanuensis]

A confirmer mais je crois que c'est le carbone. Si ça allait jusqu'au fer, elle ferait boum. Mais notre Soleil est trop petit.

J'avais compris "carburant" comme un lapsus pour "déchet", car je trouvais bizarre de proposer le fer ou le nickel comme "carburants" alors qu'on expliquait juste avant qu'on ne peut rien en tirer.

Ma réponse (le message précédent) portait sur les "déchets ultimes".

[andretou]

Ah, mais alors pour une étoile un peu plus grosse, quel est le carburant ultime ?

[Deedee81]

Ah, mais alors pour une étoile un peu plus grosse, quel est le carburant ultime ?

Dans les grosses étoiles, le produit ultime produit est le fer.

Les derniers atomes de combustible sont grosso modo du silicium au fer (la composition est complexe).
De plus, à la fin, le noyau à une forme d'oignon : un coeur de fer, une couche riche en silicium, une couche, riche en oxygène, etc..... jusqu'à le reste qui contient surtout de l'hydrogène et de l'hélium.

Mais lors de l'explosion d'une grosse étoile, on a synthèse d'éléments plus lourds (ça coute de l'énergie, mais avec l'explosion, c'est pas ce qui manque) : jusqu'à l'uranium.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Nucl%C...A8se_stellaire
https://fr.wikipedia.org/wiki/Nucl%C...A8se_explosive

[Deedee81]

Petit explication, ça vient de faire tilt.

Etant donné le processus de nucléosynthèse, une réaction finale abondante est Si28 + Si28 -> Fe56.
Ceci explique sans doute la grande abondance du fer. (*)
Alors que le nickel est un chouillat plus stable (merci à Amanuensis et XK150). Mais le nickel est aussi assez abondant. Suffit de voir le noyau de la Terre. On ne l'appelle pas "Nife" pour rien (mélange de fer et de nickel).

(*) Si quelqu'un connaissant bien ces processus peut confirmer ?