fusion, question

[franklin.]

Bonjour,
j'ai une question, dont j'ignore complètement la réponse :
peut-on fusionner un électron et un proton ?
Merci,
bonne soirée.
-----

[stefjm]

https://forums.futura-sciences.com/p...ucleaires.html

[XK150]

Salut ,

Proton = atome d'hydrogène neutre ,
Atome d'hydrogène neutre + un électron = ion ( négatif ) hydrogène .

Oui , on sait faire facilement des sources d'ions hydrogène : https://fr.wikipedia.org/wiki/Source..._n%C3%A9gatifs

[franklin.]

merci, j'aurais du faire une recherche plus active ;
(il me semblait bien avoir lu quelque-part une relation entre étoiles à neutrons et ce type de fusion) ;
bonne soirée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

Bonjour,
j'ai une question, dont j'ignore complètement la réponse :
peut-on fusionner un électron et un proton ?
Merci,
bonne soirée.

Dans l'ensemble des réactions qui forment la chaîne proton-proton au sein des étoiles (dont le Soleil), tu as la réaction PEP (proton-électron-proton) en haut à droite sur le schéma, avec un taux de branchement assez faible (0,23%) mais présente, dans laquelle un électron e⁻ est absorbé par un proton p pour former un noyau de deutérium (1 proton + 1 neutron) noté D et un neutrino électronique ν_e.

p + e⁻ + p → D + ν_e

[Sethy]

Il y a une situation encore beaucoup plus courante (encore 0,23% dans le soleil ... on ne peut pas dire que c'est anecdotique ...) mais c'est le phénomène de capture électronique.

Il s'agit des noyaux avec X protons et Y neutrons, qui capturent un électron pour devenir un nouvel élément avec X-1 proton et Y+1 neutron.

La page wiki est claire, je cite : "En 1977, Walter Bambynek avait relevé l’existence d’environ 500 noyaux qui décroissent partiellement ou uniquement par capture électronique."

Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Capture_%C3%A9lectronique

[Sethy]

Je lisais la page wiki et j'y ai remarqué un fait très intéressant, je cite :

Tout comme la conversion interne, ce processus ne peut avoir lieu si l’atome est entièrement ionisé, étant donné qu’aucun électron ne pourra être capturé par le noyau. Cela permet d'expliquer pourquoi le 7Be est stable dans le rayonnement cosmique27. En revanche, plusieurs études ont montré que le temps de demi-vie d’un noyau décroissant uniquement par capture électronique augmentait lorsqu’il est pratiquement ionisé28,29. Ces études ont montré qu’un atome hydrogénoïde, c’est-à-dire un atome n’ayant plus qu’un seul électron, a une constante de décroissance environ deux fois plus grande que celle d’un atome héliumoïde (un atome n’ayant que 2 électrons) ; l’héliumoïde décroit donc deux fois moins vite que l’hydrogénoïde. Ce résultat est en contradiction avec le sens commun qui voudrait que la probabilité de décroitre soit deux fois plus importante lorsqu’il y a deux électrons plutôt qu’un seul. Des travaux théoriques permettent de reproduire ces résultats, essentiellement en tenant compte de la conservation du moment angulaire dans le système noyau plus électron30,31.

Il a par ailleurs été montré dans ces deux expériences que l’atome neutre décroît également moins vite que l’atome hydrogénoïde. L’explication est la même que dans le cas de l’héliumoïde28,29.

Surprenant, n'est-il pas ?

[franklin.]

Salut ,

Proton = atome d'hydrogène neutre ,
Atome d'hydrogène neutre + un électron = ion ( négatif ) hydrogène .


Oui , on sait faire facilement des sources d'ions hydrogène : https://fr.wikipedia.org/wiki/Source..._n%C3%A9gatifs

Bonjour,

ma question ne portait pas sur l'ionisation (même si cela a peut-être un lien, je l'ignore), mais concerne littéralement la fusion électron/proton comme gilgamesh la décrit dans son intervention ,
merci.

[XK150]

Bonjour,

ma question ne portait pas sur l'ionisation (même si cela a peut-être un lien, je l'ignore), mais concerne littéralement la fusion électron/proton comme gilgamesh la décrit dans son intervention ,
merci.

Oui , j'avais bien compris après coup ....Donc , je n'ai pas insisté ...

[Sethy]

Bonjour,

ma question ne portait pas sur l'ionisation (même si cela a peut-être un lien, je l'ignore), mais concerne littéralement la fusion électron/proton comme gilgamesh la décrit dans son intervention suivante,
merci.

Je ne sais pas si cela s'adressait à moi, mais il s'agit bien ici de la capture d'un électron par un proton du noyau pour donner un neutron. On est ni plus, ni moins, dans cette idée de "fusion". Simplement, le proton n'est pas isolé mais il est lié à dautres protons & neutrons dans le noyau.

A la limite, on peut même considérer que la "fusion" dont il est question (proton + électron) est tout simplement une capture électronique de l'électron par le noyau de l'atome d'Hydrogène (qui ne contient qu'un seul proton). On est dans les mêmes mécanismes.

[franklin.]

Bonjour,

la fusion nucléaire est donc une réaction en chaîne ;
si c'est le cas, la fusion de l'électron et du proton est-elle déterminante (nécessaire) à "l'allumage" de la réaction d'ensemble ?
(Cela dépasse de loin mes connaissances, donc cette question est sans doute très naïve).
Merci.

[XK150]

Re ,

En général non , les réactions de fusion unitaire ne sont pas des réactions en chaîne . La réaction D - T utilisées dans les machines sur Terre , n'est pas une réaction en chaîne ,
c'est une réaction exothermique qui peut s'autoentretenir si le milieu atteint des températures suffisantes .

Les fissions provoquées de noyaux lourds , oui , sont des réactions en chaîne , chaîne nécessaire au fonctionnement des réacteurs .

Plus de 80 réactions de fusion de noyaux légers ont été identifiées et étudiées : donc , dans votre cas , de quelle réaction précise parlez vous ?
N'hésitez pas à l'écrire sous sa forme habituelle .

[Deedee81]

Salut,

Deux précisions.

1) Il faut bien distinguer "réaction en chaine" de "auto-entretenu". Une réaction en chaine est un processus ou un neutron de faible énergie suffit à provoquer une réaction qui va elle-même provoquer l'émission de neutrons.

En général ces neutrons produits sont "trop énergétiques" (ils rebondissent sur les noyaux avant d'avoir pu être absorbés pour provoquer une fission) et il faut les ralentir (sauf si on a un volume suffisant de matière fissile, dans ce cas la matière fissile elle-même va ralentir le neutron par une succession de chocs, c'est le principe de la masse critique et des armes nucléaires).

Auto-entrenu est juste une condition, ici une température élevée, nécessaire à la fusion. Et l'énergie produite peut maintenir la température nécessaire. Bien entendu, on imagine que c'est insuffisant car la matière va avoir tendance à se disperser faisant quand même baisser la température. Soit on s'en fou (bombe thermonucléaire, pas besoin que ça fonctionne longtemps !!!!), soit il y a en plus un processus de confinement : magnétique (iter et autre)-, inertiel (collisions d'ions ou par laser), gravitationnel (les étoiles).

On le voit, ce sont deux choses très différentes. Dans le premier il faut même évacuer le trop d'énergie et dans le deuxième il faut le garder précieusement

2) Le processus p + e => n n'est absolument pas nécessaire. Ce qui compte dans la fusion est la transformation de petits noyaux en plus gros par fusion. Par exemple, le deutérium c'est un noyau np. Et par fusion on a : np + np => nnpp (hélium), sans la moindre intervention d'électrons.

Mais les noyaux n'acceptent pas n'importe quel nombre de neutrons. et un noyau avec deux protons seulement, ça n'existe pas. Donc la transformation de l'hydrogène (p) en hélium disons 4 (nnpp) va forcément nécessiter la transformation de protons en neutrons. p + p + p + p => nnpp (sous forme de bilan, je ne note pas les électrons et autres neutrinos).
On se doute bien qu'un tel processus est complexe (les quatre protons ne vont pas se rassembler bien gentiment ensemble après s'être donné rendes-vous). Et de plus la transformation p + e => n ne se produit pas facilement (vu que le neutron est plus lourd, ce qu'on a le plus souvent dans les atomes radioactifs c'est n => p + e).

C'est pourquoi les processus thermonucléaires dans les étoiles sont lents. Il y en a essentiellement deux : le processus p-p et le processus du phénix (le carbone, qui sert de catalyseur).
Exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_...e-oxyg%C3%A8ne
Cela explique leur lenteur (le Soleil billera en tout environ 8 milliards d'années rien qu'avec la fusion de l'hydrogène).

Et cela explique que dans les réacteurs de type iter on utilise la fusion D+T qui est la plus facile (on ne va pas attendre des années pour avoir quelques méga joules )

[XK150]

Déjà , dans le post de départ , il n'est pas dit que l'on parle fusion dans les étoiles .
D'où , réaction immédiate : mon post 3 .
De plus , la réaction de fusion p+e n'existe pas en tant que telle , seule .

Après , aller interpréter ce qui se passe dans la réaction pep ( post 5 ) , je refuse de jouer à ces petits jeux anti pédagogiques : la réaction existe , oui , dans son ensemble ( enfin , j'espère , je ferai son bilan dans la journée !!!).

Restons aux niveaux des demandeurs ; On voit bien ici ses difficultés au post 11 : de quelle réaction parle t il dans ce post 11 : je ne sais pas ...

[Deedee81]

De plus , la réaction de fusion p+e n'existe pas en tant que telle , seule .

C'est très juste car pour avoir une telle réaction la seule solution serait une TRES violente collision (de peu d'utilité, le neutron formé étant lui-même instable) ce qui aurait surtout pour résultat de créer une flopée de particules et pas une "simple" fusion.

Notons que dans les processus radioactifs avec n,p,e c'est presque toujours la radioactivité bêta : n => p + e (même pour un neutron libre)
Et parfois la radioactivité bêta + : p => n + e+ (émission d'un positron, réaction que ne peut pas se produire seule non plus)
Le processus p+e => n est la capture électronique qui est encore moins fréquente. Et c'est toujours assez lent par rapport aux autres processus (tout est relatif bien sûr) ça va de quelques ms à cent-mille ans pour le calcium 41 (une transition interdite due à la parité rend le processus particulièrement lent pour celui-là). A comparer aux périodes d'autre processus de type "excitation" des noyaux qui peuvent être inférieur au milliardième de milliardième de seconde.

[XK150]

Merci d'aller dans mon sens ... Je me sens moins seul !

Mais maintenant pourquoi amener ici les processus radioactifs ( comme déjà fait : post 7 par exemple ) , au risque de tromper son monde ? ... Le demandeur parle de " fusion nucléaire " .

[Deedee81]

Mais maintenant pourquoi amener ici les processus radioactifs ( comme déjà fait : post 7 par exemple ) , au risque de tromper son monde ? ... Le demandeur parle de " fusion nucléaire " .

Pour comparer (dans un processus où cela peut se produire). Mais tu as raison, ça fait sans doute beaucoup trop de choses. C'est vaste comme domaine tout ce qui concerne le noyau !!!!

Frankin, lit bien tout ça attentivement car il y a beaucoup de chose, c'est plutôt dense".
Si tu as encore des questions, ou si tu veux mieux préciser ta question (maintenant tu devrais avoir de quoi le faire), n'hésite pas.

[Sethy]

Je maintiens que cela a un sens dans la discussion. Si je relis le premier message, rien ne laisse prévoir le cas restreint des étoiles.

Et si on veut "vraiment" discuter, je vous invite quand même à relire la première ligne du message #3, erreur sur laquelle j'avais décidé de passer vu justement le niveau de l'OP.

[franklin.]

Bonsoir,

erreur sur laquelle j'avais décidé de passer vu justement le niveau de l'OP.

que veut dire l'abréviation OP ?
Merci,
bonne soirée.

[coussin]

Le premier message.
OP est "opening post" ou "original poster".

[franklin.]

Bonjour,

Proton = atome d'hydrogène neutre ,
Atome d'hydrogène neutre + un électron = ion ( négatif ) hydrogène .
[/url]

ce message manque à mon sens de clarté, (peut-être une réponse trop rapide ?)

Je lisais la page wiki et j'y ai remarqué un fait très intéressant, je cite :

Tout comme la conversion interne, ce processus ne peut avoir lieu si l’atome est entièrement ionisé, étant donné qu’aucun électron ne pourra être capturé par le noyau. Cela permet d'expliquer pourquoi le 7Be est stable dans le rayonnement cosmique27. En revanche, plusieurs études ont montré que le temps de demi-vie d’un noyau décroissant uniquement par capture électronique augmentait lorsqu’il est pratiquement ionisé28,29. Ces études ont montré qu’un atome hydrogénoïde, c’est-à-dire un atome n’ayant plus qu’un seul électron, a une constante de décroissance environ deux fois plus grande que celle d’un atome héliumoïde (un atome n’ayant que 2 électrons) ; l’héliumoïde décroit donc deux fois moins vite que l’hydrogénoïde. Ce résultat est en contradiction avec le sens commun qui voudrait que la probabilité de décroitre soit deux fois plus importante lorsqu’il y a deux électrons plutôt qu’un seul. Des travaux théoriques permettent de reproduire ces résultats, essentiellement en tenant compte de la conservation du moment angulaire dans le système noyau plus électron30,31.

Il a par ailleurs été montré dans ces deux expériences que l’atome neutre décroît également moins vite que l’atome hydrogénoïde. L’explication est la même que dans le cas de l’héliumoïde28,29.

Surprenant, n'est-il pas ?

cela dépasse évidemment mes compétences, mais la stabilité chimique de l'hélium par rapport à l'hydrogène peut-elle expliquer cette loi, en apparence particulière, de décroissance ?

Deux précisions.

1) Il faut bien distinguer "réaction en chaine" de "auto-entretenu".

autoentretenue, c'est-à-dire si j'ai bien compris, que chaleur et conditions de pression induisent l'autoentretien de la réaction (pas comme un "jeu de billard" dans la fission, où il s'agit d'une réaction en chaîne).

Déjà , dans le post de départ , il n'est pas dit que l'on parle fusion dans les étoiles

oui, je n'ai pas évoqué la fusion dans les étoiles, mais je ne l'ai pas du tout exclue, (c'est vous qui semblez ne pas l'avoir envisagée),
après je ne sais pas si ce type de fusion peut avoir lieu ailleurs, que dans les étoiles ? si oui pouvez vous donner une référence, merci.

Enfin, la suite de mes questions concerne la réaction de fusion :
à savoir, la fusion de l'électron et du proton, est-elle (même si elle ne représente que 0,23 % au départ) déterminante dans l'ensemble des réactions de fusions, qui se passent dans les étoiles (peut-être seulement certaines étoiles) ?
cette question découle du schéma posté en #5 par gilgamesh, (je ne comprends d'ailleurs pas pourquoi ce n'est pas recevable en termes pédagogiques ?)

Après , aller interpréter ce qui se passe dans la réaction pep ( post 5 ) , je refuse de jouer à ces petits jeux anti pédagogiques : la réaction existe , oui

Restons aux niveaux des demandeurs ; On voit bien ici ses difficultés au post 11 : de quelle réaction parle t il dans ce post 11 : je ne sais pas ...

dans l'attente de vos réponses,
merci