La thermonucléaire

[invite41dd6597]

Bonjour,
Je travaille sur la thermonucléaire, et j'espère que vous pourrez répondre à mes interrogations...
Premièrement, s'accordant à dire que E=mc², quelle est, concrètement, la nature de ce lien qui perd de sa masse lors d'une réaction nucléaire ?
Deuxièmement, quelles sont les conditions précises pour effectuer une fusion en fonction de la nature des atomes ( on peut réduire la nature de l'atome à sa masse, je suppose ) .
Aussi, pourquoi le cycle CNO peut-il s'exercer dans le soleil avec seulement 15 millions de degrés alors qu 'il en faut au moins 500 milliards ?
Comment a-t-on découvert tous ces cycles ( quelles théories, par exemple ) ?
Comment est venue l'idée d'élaborer une équivalence entre masse et énergie ( E=mc² ) ?
Qu'est-ce que, encore une fois concrètement ( j'entends par là, par exemple, quelle particule véhicule "l'énergie", ) , l'énergie ?
Concernant ITER, pourquoi voulons-nous y exercer la fusion avec du tritium alors que des fusions plus simples se font dans le soleil ( d'ailleurs, je crois, il n'y a pas de fusion avec du tritium dans le soleil) ?
Merci par avance
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[invite9e1f1220]

Bon, essayons de procéder dans l'ordre

Bonjour,
Je travaille sur la thermonucléaire, et j'espère que vous pourrez répondre à mes interrogations...
Premièrement, s'accordant à dire que E=mc², quelle est, concrètement, la nature de ce lien qui perd de sa masse lors d'une réaction nucléaire ?

Dans une transmutation (désintégration) nucléaire, le noyau radioactif initial est plus lourd que la somme des masses des noyaux et particules finals, la différence apparaissant sous forme d'énergie cinétique des produits. Dans une réaction (où deux noyaux ou plus interviennent), les projectiles incidents ont une énergie cinétique qui va s'ajouter à la masse des projectiles dans le bilan d'énergie (cela permet par exemple à la fission provoquée par un neutron d'être plus probable que la fission spontanée du même noyau).

Deuxièmement, quelles sont les conditions précises pour effectuer une fusion en fonction de la nature des atomes ( on peut réduire la nature de l'atome à sa masse, je suppose ) .

Un peu plus que cela, le nombre de neutrons et de protons a son importance, ainsi éventuellement que son état d'excitation. Sinon les deux conditions essentielles sont que les noyaux qui fusionnent aient assez d'énergie cinétique pour vaincre la barrière coulombienne (due à leur répulsion électrique), et que le noyau final soit plus lié que les noyaux initiaux pour que la fusion libère de l'énergie.

Aussi, pourquoi le cycle CNO peut-il s'exercer dans le soleil avec seulement 15 millions de degrés alors qu 'il en faut au moins 500 milliards ?

Le cycle CNO ne joue qu'un rôle marginal dans le Soleil (quelques %), justement parce que la température centrale y est (relativement) basse. Mais la vitesse de réaction augmente extrêmement vite avec la température (~T¹⁷), et le cycle CNO commence à devenir important et à dominer le cycle pp (~T⁴) dès T~17 millions de degrés, soit pour des étoiles 1.2 fois plus massives. Mais pas 500 millions de degrés!

Comment a-t-on découvert tous ces cycles ( quelles théories, par exemple ) ?

Dans les années 1930, les physiciens ont à peu près compris comment les noyaux étaient construits et comment ils pouvaient se transformer les uns dans les autres, et il sont pensé que cela pouvait expliquer la source d'énergie des étoiles. Weizsäcker a étudié le cycle CNO dès 1938, Bethe a passé en revue en 1939 les chaînes de réactions possibles permettant de fusionner l'hydrogène en hélium. L'origine du carbone a mis plus de temps à être comprise, et le travail décisif est dû au quatuor B2FH en 1957 (Burbidge, Burbidge, Hoyle et Fowler).

Comment est venue l'idée d'élaborer une équivalence entre masse et énergie ( E=mc² ) ?
Qu'est-ce que, encore une fois concrètement ( j'entends par là, par exemple, quelle particule véhicule "l'énergie", ) , l'énergie ?

Einstein 1905 (l'idée était dans l'air, mais c'est lui qui l'a concrétisée). L'énergie est véhiculée par n'importe quelle particule (ou onde), elle n'a pas de vecteur qui lui soit propre.

Concernant ITER, pourquoi voulons-nous y exercer la fusion avec du tritium alors que des fusions plus simples se font dans le soleil ( d'ailleurs, je crois, il n'y a pas de fusion avec du tritium dans le soleil) ?
Merci par avance

Effectivement, dans le Soleil, le cycle pp passe par le deutérium, l'hélium 3 et l'hélium 4. Mais la réaction tritium+deutérium est beaucoup plus efficace (voir par exemple la discussion dans l'article "Nuclear fusion" du Wikipedia anglais). Mais il y a des inconvénients liés au tritium (risque de prolifération de bombes A dopées) et aux neutrons rapides produits.

Cordialement