Le noyau atomique

Introduction à la physique nucléaire

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Auteur du sujet

Bonjour à tous.

Ce cours est encore en cours de rédaction, le résultat étant loin d'être terminé : il y a plusieurs chapitres à écrire et le seul chapitre écrit mériterait d'être remanié. SI je met le cours en bêta, c'est avant tout pour avoir des retours sur le plan, histoire de voir s'il n'y a pas des améliorations possibles. Le premier chapitre est à relire, mais uniquement au niveau du fond. Logiquement, le cours tel qu'il est est assez aride, technique, et demande pas mal de pré-requis. Je compte tenter de faire quelque chose à ce sujet, mais je ne peux rien garantir. Je compte rédiger les prochains chapitres durant les vacances, si j'en ais le temps.

Au passage, je cherche un coauteur pour rédiger avec moi.

Merci !

Édité par anonyme

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Bonjour,

J'ai commencé à relire un peu. Je commente en lisant, désolé d'être aussi brouillon.

Dans la partie sur le noyau atomique, alors que tu ne l'as pas encore introduit, tu parles de noyau d'hélium pour les particules alpha.

Tu dis un peu plus tard que la particule alpha est électriquement neutre. Je changerai la formulation de la phrase pour rendre plus clair que c'était dans la théorie précédente.

Je ne suis pas convaincu qu'il faille dire que la vision quantique de l'atome est "très difficile". Pour moi, ca ne sert à rien de décourager quelqu'un qui voudrait en apprendre plus.

Je ne suis pas d'accord avec ta raison pour modéliser séparement les électrons et le noyau. Je pense que ca a bien plus à faire avec leur vitesse relative. Voir l'approximation de Born-Oppenheimer.

Jusqu'à présent, tu avais une approche historique, et d'un seul coup, tu ne donnes pas la raison (pas forcément plus compliquée que le reste à comprendre) de pourquoi le modèle de Bohr n'est pas satisfaisant.

Sur ton image, tu as une représentation des électrons 's'. C'est bien sûr trop tôt pour le mentionner, mais il pourrait être utile de préciser que ce n'est qu'un cas très particulier.

Maintenant, la partie sur le noyau en lui même.

Il y a des particules qui ont d'autres proprietés.

Ta description du spin me semble un peu simpliste. Par exemple, pour l'électron, avec un spin de 1/2, elle me semble compliquée à comprendre.

presque égal à 1836,15 fois

Va falloir choisir entre le presque et les 6 chiffres significatifs je pense.

environ 84 à 88 femtomètres

Pareil ici. Environ? Ca pourrait être 83 fm?

Le bloc information sur les anti-particules ne me semble pas au bon endroit. Ca tombe un peu comme un cheveu sur la soupe ici. Si je commence à comprendre la structure de ton cours, tu n'auras besoin prochainement que de l'anti-particule de l'électron. De plus, tu insistes sur la charge électrique, en n'ouvrant que très rapidement sur les autres proprietés, et 5 lignes plus bas, tu parles de l'anti-neutron, alors que c'est une particule électriquement neutre.

D'ailleurs, pour le neutron, tu quittes l'approche historique. Pourquoi n'était-on pas satisfait avec les protons? Pourquoi a-t-on dû postuler un neutron?

Tu veux écrire un cours de physique nucléaire, ca pourrait être le moment de toucher quelques mots sur les quarks.

Dans le cas de l'atome, c'est la force électromagnétique qui fait qu'électrons et noyaux s'attirent, parfois suffisamment pour s'assembler en atomes.

Dans le cas de l'atome, on a parfois un atome.

Sur ton schéma de la force nucléaire, je pense qu'il pourrait être utile de montrer l'intéraction électromagnétique. Je m'imagine mal un cours de physique nucléaire qui n'aurait pas besoin de montrer à quelle distance cette dernière devient prépondérante.

La partie "potentiel nucléaire" me semble aussi étrange. C'est la première fois que tu donnes une formule. Pourquoi ici? Tu donnes le noms de pleins de particules. Si ton cours était mon premier contact avec ce monde, ca me passerait complétement au dessus de la tête. Tu introduis les quarks, mais en laissant entendre que tu n'en parleras plus ou presque. J'espère me tromper. Sinon, comment vas-tu expliquer la désintégration du neutron, par exemple?

Les propriétés du noyau

Nombre de protons et charge électrique, pour un noyau, c'est la même chose.

A-t-on vraiment besoin des trois formules identiques?

Un noyau avec seulement des neutrons ne serait pas vraiment un noyau, puisqu'il n'y aurait aucun électron autour. À moins que tu nous parles de l'administratium.

Le carbon a 15 isotopes connus. L'hydrogène en a aussi plus de 3. L'ranium (même si cette fois tu ne dis pas qu'il n'en a que trois) en a aussi des dizaines.

Pour les formules sur le volume et le rayon, il faut mettre une constante de proportionalité dedans, sinon elles sont fausses.

Saxon-Woods est une approximation. Pourquoi celle-ci? Si je voulais juste quelque chose de simple, je prendrais rho/rho0=1 jusqu'à r0, et 0 ensuite. Pourquoi ca ne suffit pas? Mais d'un autre coté, pourquoi ne pas prendre un modèle plus élaboré?

Paragraphe sur l'énergie

L'énergie est une valeur relative. Dire qu'un atome a une énergie de veut rien dire. Il faut dire par rapport à quoi.

Tu vas avoir une partie entière sur la radioactivité, pourquoi introduire celle gamma ici, à la va-vite? Il y a tellement plus de choses à dire.

L'énergie de liaison mérite bien plus aussi. Au moins un graph. Certains physiciens disent que c'est le concept le plus important qu'il y ait. Celui qui explique les étoiles, les fissions spontanées, etc. Celui qui fait qu'un des modèles de fin d'univers prédit qu'il n'y aura plus que du fer. Ca me fait un peu mal de voir ce concept traité en 5 lignes, quand tu as passé tant de temps sur d'autres choses.

Je continuerai une autre fois

Auteur du sujet

Jusqu'à présent, tu avais une approche historique, et d'un seul coup, tu ne donnes pas la raison (pas forcément plus compliquée que le reste à comprendre) de pourquoi le modèle de Bohr n'est pas satisfaisant.

Ce n'est pas important pour un cours sur le noyau, vu que le modèle de Bohr ne fait qu'améliorer la compréhension du cortège électronique.

D'ailleurs, pour le neutron, tu quittes l'approche historique. Pourquoi n'était-on pas satisfait avec les protons? Pourquoi a-t-on dû postuler un neutron?

C'était prévu que je rédige une introduction historique sur le neutron (et ça l'est depuis ce matin).

Tu veux écrire un cours de physique nucléaire, ca pourrait être le moment de toucher quelques mots sur les quarks. Tu introduis les quarks, mais en laissant entendre que tu n'en parleras plus ou presque. J'espère me tromper. Sinon, comment vas-tu expliquer la désintégration du neutron, par exemple ?

Je ne compte pas parler des quarks du tout. Et je comptes pas vraiment expliquer la désintégration du neutron, vu que ce serait compliqué et au-dessus de mes compétences. Il faut dire que je n'y connais rien à ces histoire d'interactions faible. Et si c'est juste pour dire qu'un quark se change en un autre, autant passer ce détail sous le tapis.

Mais ce n'est pas une décision définitive et je pourrais bien parler des quarks. Cela me permettrait d'élaborer un peu les explications sur la force nucléaire. Tout cela serait fait dans un extrait sur l'intérieur des nucléons.

L'énergie de liaison mérite bien plus aussi. Au moins un graph. Certains physiciens disent que c'est le concept le plus important qu'il y ait. Celui qui explique les étoiles, les fissions spontanées, etc. Celui qui fait qu'un des modèles de fin d'univers prédit qu'il n'y aura plus que du fer. Ca me fait un peu mal de voir ce concept traité en 5 lignes, quand tu as passé tant de temps sur d'autres choses.

Une bonne partie de tout cela est expliqué dans le chapitre suivant. Après tout, difficile de parler du lien entre énergie de liaison et stabilité des noyaux à quelqu'un qui ne sait pas que noyau peut se désintégrer, ni comment.

Pour les autres remarques, c'est pris en compte pour la plupart.

Édité par anonyme

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Auteur du sujet

Les remarques ont été prises en compte partiellement. De plus, le second chapitre a été fortement complété, notamment dans son introduction qui aborde maintenant les différents types de rayonnement, via une introduction légèrement historique. De plus, les extraits ont tous étés complétés, notamment le dernier sur la loi de décroissance radioactive. Quelques erreurs ont étés corrigées. Le troisième chapitre a commencé à être rédigé, même si je vois mal quoi lui ajouter par la suite.

Merci d'avance pour vos commentaires.

Édité par anonyme

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Désolé pour le délai avant de relire la seconde partie.

de la lumière fortement énergétique

En y pensant, il va surement falloir l'introduire à un moment donnée, ce concept d'énergie d'une onde électromagnétique, mais ce n'est pas encore fait.

L'image n'est pas claire sans commentaires. Je pense par exemple qu'il va falloir expliquer ce que sont toutes ces "croix". Pas forcément évident que c'est l'orientation d'un champ magnétique. Je ne pense pas qu'il soit utile de parler de la force de Lorentz par contre, vu que ce ne serait aps dans le cadre du tuto.

Les scientifiques ont alors identifié trois rayonnements,

4 dans la liste suivante.

le rayonnement bêta chargé négativement et avec une masse plus faible

bêta minus est chargé négativement. Si un positon est émis, c'est toujours du rayonnement bêta.

il faut le ralentir avec de grosses épaisseur de matière, typiquement des murs de béton renforcés avec du bore.

Pour travailler avec une source de neutron régulièrement, c'est la solution si on n'a pas mieux. Nous, on la met dans l'eau, et il nous faut juste quelques centimètres. Ce qu'il faut comprendre, c'est que plus l'élement est léger, plus il est efficace pour ralentir un neutron (ça se prouve facilement). Le bore dans ton béton combine deux avantage. Il est léger, et du coup va ralentir les neutrons rapides, et c'est un poison neutronique, qui va les absorber dès qu'ils auront perdu un peu d'énergie.

ces rayonnements sont émis par le noyau

pas forcément. Voir l'effet photoélectrique ou la diffraction Compton par exemple.

Pour l'image de la fusion, il y a des énergies, données en eV. Je les enleverais, pour ne pas avoir à les expliquer à ce moment.

Pour rapprocher les noyaux, la seule solution est de les projeter les uns vers les autres à une vitesse suffisante pour compenser la répulsion électrique. Cela arrive quand la température est très élevée (pour rappel, la température est proportionnelle de l'énergie cinétique des particules). Ainsi, la fusion n'a lieu qu'à des températures très élevées.

Ce serait oublier l'effet le plus important. Dis comme ça, c'est même factuellement faux. Il faut mentionner l'effet tunnel.

Taux de fusion

Je ne pense pas que ce soit le terme adapté. Il y a aussi la section efficace microscopique introduite dans le schéma, alors qu'elle n'est pas introduite dans le texte.

Je me sens assez inconfortable à l'idée de décrire la radioactivité alpha comme une fission nucléaire. Je vois bien que de vue du vocabulaire pur, c'est exact, mais je ne l'ai jamais entendue ou lue décrite de cette manière.

de tels noyaux sont appelés, pour des raisons historiques, des particules alpha. Le nom de cette forme de radioactivité vient du nom de ces particules d'hélium.

Ok, mais ça ne dit pas pourquoi.

Ainsi, un neutron se transforme en un proton et un électron

Je vois bien que tu veux introduire le neutrino de manière historique, juste après, mais du coup cette phrase (et la suivante) est fausse.

Tout noyau possède une certaine quantité d'énergie

Par rapport à quoi?

son niveau de plus basse énergie.

Je pense que ce serait un bon moment pour introduire le concept d'état fondamental. Je suppose que tu l'utilisera beaucoup dans la suite.

L'énergie transmise par le rayon gamma est suffisante pour que l'électron quitte totalement l'atome. Dans ce cas, l'atome émet un électron à la place du photon gamma : on parle alors de conversion interne. Une fois que l'électron a été émis, un réarrangement des électrons dans l'atome a lieu, ce qui peut mener à l'émission de nouveaux photons, appelés des photons Auger.

L'énergie n'est pas toujours suffisante. Voir les deux effets que j'ai mentionnés plus haut. Et un schéma aiderait beaucoup à la compréhension je pense. Pourqoi un réarragement des électrons est-il nécessaire ?

Tu oublies presque complètement la fission (telle qu'on l'entend traditionnellement, pas alpha). Il y aurait pourtant des choses à dire. Pourquoi est-ce que ces atomes ont un nombres de nucléons impair (U-233, U-235, Pu-239) ? Encore une fois, l'effet tunnel est super important. La fréquence de vibration aussi, mais je suppose que ce sera dans un autre chapitre plus tard.

Pour chaque type de particule, il existe une anti-particule dont certaines propriétés sont inversées.

Donc tu comptes aller plus loin que le modèle standard ? Ambitieux!

Tous les noyaux finissent par se désintégrer un jour où l'autre

Et le fer ?

Le temps entre la formation d'un noyau et sa désintégration est appelé la durée de vie du noyau.

Je n'aime pas du tout cette formulation. Ça laisse entendre que tous les noyaux d'un certain type vont se désintégrer après la même durée. Même si on prend le plomb, qui est super stable (nombres magiques tout ça), un de ces noyau peut très bien se désintégrer en une micro-seconde.

On peut d'ailleurs signaler que plus un noyau a un grand nombre de nucléons, plus celui-ci est instable.

U-238 plus stable que U-235, par exemple.

Il va aussi falloir définir stable, puisque tu as dit que tous les noyaux se désintegreront un jour.

Et puis tant qu'on n'est dans les définition, quelques phrases sur l'énergie de liaison seraient utiles. Son signe est une convention, mais personnellement je trouve les équation bien plus facile à comprendre quand on prend pour convention que c'est une valeur négative. D'ailleurs, tu dis "Un noyau cherche à augmenter son énergie de liaison le plus possible, jusqu'à atteindre son minimum."

en raison d'effets liés à la physique quantique.

Personnellement, je détestais quand un prof disait quelque chose comme ça. Ça donne l'impression que c'est magique. Sans entrer dans les détails des équations, il est toujours possible d'expliquer rapidement ces "effets".

Sur la deuxième courbe d'énergie de liaison, il y a deux fois Li-3 et D et T ne sont pas des élements. Deutérium, c'est H-2, tritium, c'est H-3. Je suis conscient que D et T sont fréquemment utilisés, mais dans un cours pour débutant, ça me semble être une confusion supplémentaire.

Il existe quelques régularités dans la stabilité des noyaux, quand on regarde le nombre de protons et de neutrons.

J'ai cru que tu allais parler des nombres magiques. Du coup, quelles sont tes régularités ? Ou bien tu parles en effet des nombres magiques, introduits dans le paragraph suivant ?

Ces nombres sont appelés des noyaux magiques.

nombres magiques

un noyau qui aurait 20 protons serait un noyau stable

C'est bien connu que Ca-237 est stable ;)

On peu alors calculer

peut

Il pourrait être intéressant de mentionner qu'il existe des modèles pour calculer les périodes de demie-vie. Même si les résultats ne sont pas très précis (et c'est un eupåhémisme), ils permettent d'avoir une idée.

Pour le coup, je rajouterai une équation strictement équivalente, mais qui pourrait aider à la compréhension : dN=-Nlambdadt

La courbe du C-14 est en anglais.

Il faudrait aussi mentionner que cette loi n'est valide que pour un nombre infini d'atomes.

Il n'est pas rare qu'une même noyau aie deux, trois, quatre, voies de désintégration.

quatre, ou plus, voies de désintégration

Généralement, quand un noyau se désintègre, le noyau obtenu n'est jamais parfaitement stable

Généralement ou jamais, il va falloir choisir

Pour les chaînes de désintégration, je pense qu'il y a une autre chose importante à mentionner. Si les durées de demi-vie sont très différentes, ces équations se simplifient beaucoup.

Je lirai le chapitre suivant une autre fois. Mine de rien, ça prend pas mal de temps.

Bonjour,

Un peu en vrac, au fur et à mesure de la lecture, suivi de remarques plus général sur la 1ère partie.

En vrac

(intro) Si l'homme a réussit à utiliser l'atome à son avantage, il n'en reste pas moins que le fonctionnement du noyau atomique est encore à l'état d'ébauche.

C'est la théorie qui est à l'état d'ébauche pas le fonctionnement du noyau.

(Les particules du noyau : les nucléons) Il a une masse de 1,67262×10−27 kg, ce qui est presque égal à 1836,15 fois celle de l’électron.

Les trouze mille chiffres significatifs sont-ils intéressants ici ? De manière général, tu mets toujours beaucoup (trop?) de chiffres significatifs.

si on laisse un proton tranquille (c'est à dire sans le faire interagir avec d'autres particules), il mettra plusieurs milliards de milliards de milliards d'années avant de se transformer spontanément en d'autres particules.

On a une temps minimal de demi vie du proton, mais à ma connaissance il est encore possible que le proton seul soit parfaitement stable.

femtomètres

Un petit rappel sur cette unité peu courante ?

(Comment tout cela tient ensemble ?) Ainsi, notre atmosphère est régulièrement bombardées de protons et de neutrons produit par le soleil.

Pas de neutron si sa durée de vie est d'un quart d'heure.

pour être précis, elle agit sur les hadrons

Sachant que les hadrons ne sont pas définis ici, ça ne sert pas à grand chose de dire ça.

Je m’arrête avant Les propriétés du noyau atomique.

Remarque générique :

Tu as une certaines tendance à parler de truc pour les oublier complètement ensuite : le rayon de charge, défini, puis n'apparait plus (sous ce nom en tout cas), le spin, défini, avec schéma contestable, puis fini…

Le tout laisse une impression étrange, comme si toute la théories avait été basée sur des approximations, le fait qu'on avait pas réussi à imaginer autre chose… Dur d'être précis, c'est une impression, comme si on avait fait un méli-mélo qui, coup de bol, s'emboite bien. Ton approche typique, c'est « on a proposé ça, ça marchait pas, donc on a proposé ça, c'est ce qu'on pense aujourd'hui, mais le modèle limité », souvent sans dire pourquoi on a de bonnes raisons de penser ça, les résultats des expériences et leur concordances avec les modèles (typiquement, la sous-partie Neutron : l'inconnu des chimistes suit ce schéma). Ça vire parfois au Sherlock Holmes (dans la partie Comment tout cela tient ensemble ?, 2e paragraphe).

Lorsque vous avez éliminé l'impossible, ce qui reste, si improbable soit-il, est nécessairement la vérité.

Sire Arthur Conan Doyle.

Toute la partie sur la force nucléaire est censée répondre à la question « Mais quelle est l'origine de cette attraction ? », sauf qu'elle ne le fait, elle est uniquement descriptive (donc ne répond pas vraiment à la question de l'origine).

Je suis certes fatigué, mais tu m'as paumé dans la partie sur le potentiel nucléaire. Je crains qu'un lecteur normal (même réveillé) ait du mal à suivre cette partie.

Je continue demain/ce weekend. :)

Édité par Gabbro

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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Auteur du sujet

Ce serait oublier l'effet le plus important. Dis comme ça, c'est même factuellement faux. Il faut mentionner l'effet tunnel.

Rockaround

Je laisse ces histoires d'effets tunnel et de fréquence des chocs sur la barrière de potentiel pour beaucoup plus tard. Et ma phrase ne me parait pas si fausse : la fusion froide n'est pas pour demain.

Je me sens assez inconfortable à l'idée de décrire la radioactivité alpha comme une fission nucléaire. Je vois bien que de vue du vocabulaire pur, c'est exact, mais je ne l'ai jamais entendue ou lue décrite de cette manière.

Rockaround

Je l'ai déjà lu plusieurs fois dans quelques livres et ça me semble cohérent avec la définition de fission. Donc cette remarque me parait raisonnable.

Tu oublies presque complètement la fission (telle qu'on l'entend traditionnellement, pas alpha). Il y aurait pourtant des choses à dire.

Rockaround

Je vois mal quoi dire dessus, malheureusement. Si tu as des idées, je suis preneur. Au passage, je compte laisser les mécanismes de la fission et de la radioactivité alpha pour plus tard, histoire d'avoir les trois premiers chapitres qui ne nécessitent pas trop de pré-requis.

Il pourrait être intéressant de mentionner qu'il existe des modèles pour calculer les périodes de demie-vie. Même si les résultats ne sont pas très précis (et c'est un eupåhémisme), ils permettent d'avoir une idée.

Rockaround

Je ne connais pas ces modèles. Si tu as des infos dessus, je suis preneur.

Le tout laisse une impression étrange, comme si toute la théorie avait été basée sur des approximations, le fait qu'on avait pas réussi à imaginer autre chose… Dur d'être précis, c'est une impression, comme si on avait fait un méli-mélo qui, coup de bol, s'emboite bien. Ton approche typique, c'est « on a proposé ça, ça marchait pas, donc on a proposé ça, c'est ce qu'on pense aujourd'hui, mais le modèle limité », souvent sans dire pourquoi on a de bonnes raisons de penser ça, les résultats des expériences et leur concordances avec les modèles (typiquement, la sous-partie Neutron : l'inconnu des chimistes suit ce schéma). Ça vire parfois au Sherlock Holmes (dans la partie Comment tout cela tient ensemble ?, 2e paragraphe).

Gabbro

Il faut dire que j'essaye d'éviter de faire un cours où les informations ne semblent pas tomber de nulle part. J'essaye donc de justifier le tout avec quelques raisonnements et observations, ce qui lui donne cet aspect. Quand ça me semble pertinent, j'introduis le tout avec la méthode historique, mais cela a un défaut : introduire les notions de manière historique, dans ce cas précis, demande que le lecteur connaisse quelques détails en physique, ce qui augmente les pré-requis. Et vu que c'est quelque chose que je souhaite éviter pour les premiers chapitres (pour déléguer les trucs vraiment techniques dans les derniers chapitres)…


Pour ce qui est du reste, j'ai effectué quelques reformulations mineures mais n'ai pas encore modifié les schémas qui peuvent l'être.

Édité par anonyme

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Je continue.

Les propriétés du noyau atomique

Par exemple, un noyau avec un nombre de masse égal à 3 peut contenir : soit 3 protons, soit deux protons et un neutron, soit un proton et deux neutrons, soit 3 neutrons.

Peut-être intéressant de dire ici que des isobares meuvent être profondément différents. Dans ton exemple, un instable, de l’hélium 3, du deutérium, et du rien du tout.

protium

Première fois de ma vie que je vois ce terme. J'ai toujours vu hydrogène, deutérium, tritium. Après vérification sur wikipédia « Ce terme, bien que recommandé par l'IUPAC, n'est en usage ni dans la communauté des chimistes francophones ni dans celle des chimistes anglophones ; le terme hydrogène est utilisé à la place pour désigner soit l'élément chimique (avec le mélange naturel des 3 isotopes) soit l'isotope léger. ». Je trouve bizarre de donner un nom que personne n'utilise.

le deutérium a un neutron, le tritium a trois neutrons … pus de 3 neutrons

Le tritium à 2 neutrons, soit 3 nucléons, et non 3 neutrons. Et donc plus de 2.

On pourrait aussi citer l'exemple du carbone : le carbone 12 avec seulement 12 neutrons, le carbone 13 avec 13 neutrons, le carbone 14 avec 14 neutrons

12, 13 et 14 nucléons. Soit 6, 7 et 8 neutrons. L'uranium est bien écrit.

(sauf si ils sont ionisés)

Cette précisions apporte plus de la confusion qu'autre chose, car l’isotopie est indépendante de l'ionisation.

1,4 femtomètres (un millionième de milliardième de mètres)

Concorde avec une remarque précédente : l'info entre parenthèse devrait remonter plus haut dans le tuto.

On pourrait croire qu'il n'est pas possible d'être plus petit.

Phrase assez peu clair. Que quoi soit plus petit que quoi ?

Expliquer ce déficit de masse est loin d'être difficile si on sait depuis Einstein

« Si on sait grace à Einstein » , ou bien« car on sait depuis Einstein ».

Pas de remarques globales, c'est clair pour moi.

Les différents types de radioactivité

Je ne suis pas du tout fan de la courbe, car on y observe clairement une chute de la réactivité pour les hautes températures, qui va dans le sens inverse de ce que tu racontes. De plus, les unités sont nulles : le keV ne dit rien à un débutant, et le bilion est un mot super-trompeur, puisqu'il n'a pas le même sens en anglais et français.

Je confirme les dires de Rockaround :

Je me sens assez inconfortable à l'idée de décrire la radioactivité alpha comme une fission nucléaire. Je vois bien que de vue du vocabulaire pur, c'est exact, mais je ne l'ai jamais entendue ou lue décrite de cette manière.

Rockaround

Radioactivité bêta plus

Avec la radioactivité bêta moins, un proton se transforme en :

bêta plus.

auquel on ajoute un neutrino pour conserver la masse

La tournure est bizarre. Un « et » plutôt qu'un « auquel on ajoute » suffit.

Ce photon possède généralement une grande énergie, ce qui fait qu'il appartient à la classe des rayonnements gamma : la radioactivité gamma tient son nom de là.

De mémoire, ce n'est pas l'énergie qui détermine le type de rayonnement, mais son origine. Tout photon émis suite à une désexcitation du noyau est gamma, tout photon émis suite à un désexcitation électronique est X. Quelque que soit l'énergie effective du photon.

On peut d'ailleurs signaler que plus un noyau a un grand nombre de nucléons, plus celui-ci est instable.

Ça concorde mal avec le fait que le fer soit l’élément le plus stable, car il a plus de nucléons que l'hydrogène.

Je confirme le côté gênant du cherche pas, c'est quantique.

Un noyau cherche à augmenter son énergie de liaison le plus possible, jusqu'à atteindre son minimum.

Soit tu parles en valeur absolue, soit relative, mais ne mélange pas les deux. Parce qu'augmenter jusqu'à son minimum, c'est compliqué.

Pour tout le paragraphe, il faudrait remplacer « énergie de liaison » par « énergie de liaison par nucléons ».

Par exemple, un noyau qui aurait 20 protons serait un noyau stable, peu importe son nombre de neutrons

D'après ton graphe, ce n'est pas vrai.

Dans ton calcul de la demi vie, je te conseille de remplacer $t$ par $t_{1/2}$ ou un truc du genre, pour qu'on voit bien que ce $t$ est le temps de demi-vie.

Les schéma sur la voie de désintégration sont illisibles pour un débutant.

Pas de remarque général.


J'ai constaté beaucoup d'erreur d'étourderie. Souhaites-tu que l'on continue la béta tout de suite ou attendre que tu ais repris le texte plus proprement ?

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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Auteur du sujet

Et voilà, j'ai rédigé tout ce que je voulais rédiger : le dernier chapitre est terminé. Reste maintenant à vérifier le tout, que ce soit pour le fond ou la forme. A noter que les autres chapitres ont aussi été légèrement revus. J'ai corrigé les remarques faites dans les messages précédents, à l'exception de quelques unes. J'ai aussi ajouté quelques détails, notamment la premier et second chapitre. Au fait : une petite partie des explications est présente dans les notes de bas de page, pour éviter de surcharger le texte. C'est peut-être bizarre, mais j'aime bien cette forme de mise en page.

Édité par anonyme

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Oyez oyez les agrumes !

Je vous annonce avec plaisir la ré-ouverture de la bêta du contenu « Noyaux atomiques et radioactivité » ! Je vous souhaite une agréable lecture à l'adresse suivante :

Merci pour votre participation.


Bonjour à tous. Je reprends ce tuto commencé par Mewtow.

De nombreuses modifications y ont été apportés (et je n'ai pas fini). Avant de les détailler, je précise que j'envoie en béta très tôt : n'ayant repris que la première partie, je préfère savoir tout de suite si ma pédagogie et mon prti pris sont correctes.

Les modifications sont les suivantes :

  • Suppression totale de la partie III.
  • La partie II n'a pas été touché !
  • Suppression des notes historiques. Elles deviennent, lorsque je le juge pertinent, des encarts en cours de reprise ou d'écriture. En effet, certains phénomènes étaient décrits historiquement, d'autres confirmés par des expériences. Cependant, cela cassait le rythme du tuto et donnait l'impresion que seul la moitié du tuto était bien justifiée par l'expérience.
  • Suppression de contenu allant plus loin, mais peu sourcée de l'aveux de l'auteur (ou alors trop compliqué).
  • Quelques réorganisation mineurs.
  • Écriture (ou mise en note) de conclusion et introduction.

Ce qui manque à mon sens : un fil directeur plus clair. C'est pas encore ça.

Ce qui va être fait prochaineemnt :

  • Écriture des encarts.
  • Reprises des conclusions et introductions.
  • Crédit de Mewtow (je le ferrai en remerciement, avec le validateur et les béta-lecteurs).
  • Mises de sources.
  • Mises de sources (j'insiste). ^^

Il est possible que certains passages soit un peu bizarres, c'est toute la joie des reprises (malgré mes relectures).

Merci beaucoup. :)

Édité par Gabbro

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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Principalement ça.

Après, je ne suis pas contre une relecture plus standard, en sachant que seul la première partie a été reprise, et que les encarts, non nécessaires à la compréhension, ne sont pas écrit. Je crains que ce soit encore assez brouillon.

Le vrai problème du tuto tel que l'avait présenté Mewtow, c'était le cheminement, l'absence de fil directeur, bref, la pédagogie. Je voudrais savoir si ce problème était corrigé avant de m'attaquer aux détails (sources, encarts, reformulations mineurs…).

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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Auteur du sujet

Ce tutoriel aborde un sujet très intéressant, je suis ravi que tu te colles à sa rédaction :)

Il y a quelques typos par-ci par-là, mais il est inutile de les relever maintenant.

Pour la formation d'un noyau à partir de nucléons, c'est l’interaction forte1 : deux corps suffisamment proches (DISTANCE) se bloque à une certaine distance fixe

$ 10^{-15} $ mètres ?

À supprimer ???

Potentiel nucléaire

Pas selon moi. Au pire, mets ce paragraphe dans un bloc secret.

Je n'ai que regardé rapidement, mais ton approche me semble bonne. Toutefois, comme tu l'as dit, c'est encore assez brouillon ; je viendrais refaire un tour quand la bêta sera mise à jour.

Bon courage pour la suite !

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J'avais oublié que j'avais mis de notes dans le texte de ce genre… :-°

Au pire, mets ce paragraphe dans un bloc secret.

Tout ce qui est dans les bloc orange à vocation à y rester, et à rester des points de deuxième lecture. D'une certaine manière, c'est tout ce que je ne n'aurais pas mis si j'avais été le rédacteur originel du contenu…


J'ai repris l'écriture/reprise de ce tutoriel. Repris signifie que j'ai fait le ménage de ce que je ne voulais pas et mis en substance ce que je voulais voir apparaitre, Relu signifie que je suis prêt à mettre en bêta. Ce tableau correspond au travail sur la version brouillon et non béta !

Sous-parties Repris Relu
L'atome oui oui
Les constituants du noyau atomique oui à moitié
Les propriétés du noyau atomique oui non
-----
Les différents types de radioactivité non non
Stabilité des noyaux et énergie de liaison non non
Décroissance radioactive non non
----
Introductions et conclusion 2 sur 6 2 sur 6

Édité par Gabbro

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l'adresse suivante :

Merci d'avance pour vos commentaires.


C'est reparti ! A été repris la première partie et l'intro.

Je n'ai pas encore touché (comprendre, couper à la hache) la deuxième partie. Et je n'ai pas encore correctement sourcé.

J'ai essayé de remettre de la cohérence et de rendre le tout plus clair. Les trucs trop compliqués ou les expériences historiques, qui apportent un vrai plus, sont tous mis en encarts.

Ce sur quoi je souhaite une relecture en particulier,

  • la cohérence et la lisibilité (je suis trop dedans pour m'en rendre compte, maintenant) ;
  • la partie « Les constituants du noyau atomique » : je ne voulais pas, comme c'était à l'origine, simplement dire « c'est compliqué et on ne sait pas très bien », mais ça rend la chapitre un peu dur à avaler si on lit les encarts, et un peu sec si on ne les lit pas. Je demande votre avis et vos propositions d’amélioration ;

La troisième partie, « Les propriétés du noyau atomique » n'a été retouché qu'à la marge. C'est typiquement le genre de partie ou un style très encyclopédique marche bien.


Sous-parties Repris Relu
L'atome oui oui
Les constituants du noyau atomique oui oui
Les propriétés du noyau atomique oui oui
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Les différents types de radioactivité non non
Stabilité des noyaux et énergie de liaison non non
Décroissance radioactive non non
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Introduction et conclusion intro intro

Édité par Gabbro

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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Je ne voudrais pas que tu te sentes trop seul ici, donc j'ai relu l'intro et la première partie. Comme d'habitude, c'est ton tuto, tu prends ce que tu veux, t ignores ce que tu veux. D'autant plus que parfois, je dis des choses complètement trop avancées pour ce tuto, juste pour être sûr que ce soit clair. Ha et puis je commente en lisant. Donc en général, quand je dis quelque chose, je ne sais pas du tout ce que tu vas dire ensuite.

Intro

il est tout à fait possible de les casser

Certes, mais c'est vraiment pas facile. Les bombarder avec des électrons avec une énergie folle marche. De l'antimatière peut aussi marcher. Ce n'est pas du tout comme un casser un noyau en plusieurs noyau, avec des réactions (n, alpha), (n,2n), fissions, etc… Ca vaudrait peut-être le coup de le mentionner. Bien sûr, ca se passe aussi naturellement, avec la désintégration des neutrons par exemple. Mais en suivant une action humaine, c'est compliqué.

Tout cela ne se fait pas n'importe comment, les atomes notamment ne peuvent pas être créés ni détruits. C'est le fameux Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme de Lavoisier (1743, 1789, chimiste français).

Je sais bien que tu le sais, mais bien sûr que les atomes peuvent être crées. Par fission, par capture, etc… Ce que Lavoisier dit, avec les connaissances de l'époque, c'est que les nombres de protons et de neutrons resteront constants.

D'après wikipedia, il dit

On voit que, pour arriver à la solution de ces deux questions, il fallait d'abord bien connaître l'analyse et la nature du corps susceptible de fermenter, et les produits de la fermentation ; car rien ne se crée, ni dans les opérations de l'art, ni dans celles de la nature, et l'on peut poser en principe que, dans toute opération, il y a une égale quantité de matière avant et après l'opération ; que la qualité et la quantité des principes est la même, et qu'il n'y a que des changements, des modifications

Donc très clairement, il ne considère pas non plus l'énergie de liaison.

Premier chapitre

un cortège d'électron

électrons

autour duquel tourne un cortège d'électron.

Modèle de Bohr? Les électrons ne tournent pas en méca Q.

Ainsi, toute la masse

Presque toute la masse

Dans le même paragraphe, serait-ce un bon endroit pour dire (s'il faut le dire) qu'on ne parle pas de masse en kg, mais de masse en eV/c^2, puisque $c^2$ est une constante et qu'on s'épargne les puissances en -31 ?

essentiellement des électrons

Pour les noyaux lourds. Sinon, hydrogène, deutérium et tritium ont le même nombre d'électrons, et leurs propriétés chimiques sont très différentes

que nous allons nous concentrez pour la suite

concentrer par

c'est-à-dire avec autant d'électron que de proton

électrons, protons

Toutes les particules ont une charge multiple de celle-ci

Pas quand les électrons sont partiellement délocalisés

De la même manière, quelques ordres de grandeur concernant l'atome.

Pas une phrase.

Les masses et rayon des atomes

Singulier ou pluriel ? Les deux pour les deux mots, ca risque de poser problème.

qui est un atome moyen

Moyen est en italique, mais je ne sais toujours pas ce que tu veux dire.

un faisceau de particules censées être électriquement neutre

censées accordé avec particules et neutre accordé avec faisceau.

Le seul moyen pour expliquer le résultat était de postuler que l'atome est essentiellement vide, la quasi-totalité de la masse étant localisée au centre de l'atome. Ainsi, un atome est donc composé d'un noyau atomique entouré d’électrons. Les particules du faisceau déviées sont entrées en collision avec le noyau et ont rebondit sur le noyau. Une fois formulé mathématiquement, cette théorie prédit bien la déviation observée des particules du faisceau dans l'expérience de Rutherford.

Rutherford n'avait rien conclue sur la masse. Toutes ses conclusions étaient sur la charge il me seble.

image de la méca Q

Helium, on a bien des électrons avec un nombre quantique principal 's' (image en noir et blanc). Ca ne correspond pas à l'image en rouge et bleu si je ne m'abuse.

une taille (appelée rayon de charge)

"Le rayon de charge du proton, c'est-à-dire le rayon moyen quadratique de sa distribution de charge". Pas évident du tout. La taille du noyau, ou encore plus de l'atome, c'est pas facile.

d'autres grandeurs moins usuels

usuelles

Encore plus fort, grâce au théorème de Noether, on peut dire que cela signifie qu'il existe une symétrie.

Tu viens de perdre tes lecteurs. Ils lisent quelque chose sur le noyau, aucune change qu'ils comprennent cette phrase.

Un bloc attention pour expliquer pourquoi l'atome de carbone a été choisi lour définir l'unité de masse atomique ?

La partie sur le proton me rappelle que dans l'écrasante majorité de mes cours, sa masse était donnée en MeV/C^2

Il est pourtant extrêmement stable dans un noyau.

Il faut le stabiliser avec une intéraction puissante. La "forte" dans un noyau, celle gravitationelle dans une étoile à neutrons.

Et ce problème se rencontre pour la plupart des noyaux.

Il n'y a guère que l'hydrogène qui n'a pas ce "problème".

et explique mal certaines

expliquait

(ce qui est couramment utilisé dans les réacteurs nucléaires)

Dans ma tête, je me suis dit : "wow wow, pas si vite !". Les neutrons qui s'échappent d'un noyau, pour moi, le verbe "échapper" veut dire spontanément. Ils sont utilisés aussi, et sont même ultra importants, puisque sans eux on ne pourrait pas controler un réacteur, mais je suis assez sûr que tu ne faisais pas allusion au "neutrons retardés".

Les nucléons ont naturellement tendance à s'assembler en noyaux atomiques s'ils sont très proches

C'est encore un résumé TRÈS rapide. Rien que la formation du noyeau de carbone, avec la fusion de trois noyaux d'hélium, c'était pas facile à trouver. La création de tout ce qui est plus lourd que le fer non plus. Dis comme ca, on dirait qu'il suffit de mettre plein de nucléons dans une boite, et on va avoir du Lawrencium (ou quelque chose encore plus lourd).

Les masses en jeu sont trop faible

faibles

que sur les particules coloré

colorées

Si les deux particules sont loin (mais suffisamment peu pour que la force existe)

loins. Et la force existera toujours. Elle se rapproche juste de 0 très rapidement, mais en théorie, elle ne sera jamais exactement 0.

la répulsion entre protons sera plus nucléaire

plus forte ?

le nucléon source émet des particules qui servent d'intermédiaires pour la force nucléaire.

Je ne sais pas jusqu'où tu veux aller, mais moi, ca me fait penser aux diagrammes de Feymann directement.

Deux atomes ayant le même nombre de protons et de neutron se comportent pareil.

neutrons. De la même manière.

Avant la partie sur les isotopes, il me semble important de dire que si deux noyaux ont le même nombre de protons, ils appartiennent à la même espèce. Tu le dis quelques lignes plus bas. C'est toi qui voit.

Introduires les isotopes et les isobares, c'est très bien, mais j'espère que tu feras le lien avec les différents types de radioactivité dans la partie suivante.

Et je suis fatigué, je m'arrête là.

Bon tuto ! Je "critique" beaucoup, mais bon travail! (et c'est la 2ème fois que je commente abondament, après l'avoir fait pour Mewtow :) )

Merci énormément pour ton retour. Je ne peux pas mettre message sur fond vert (« ce message m'a aidé ») car je ne suis pas l'auteur du sujet, mais le cœur y est. :D

Je reprendrai tout ça à tête reposé, mais tes remarques m'ont l'air forts justes. À plusieurs reprises, tu pointes d'ailleurs des formulations de Mewtow, ce qui me conforte dans l'idée qu'il y a encore un manque de cohérence suite à la reprise.

Encore merci.

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l'adresse suivante :

Merci d'avance pour vos commentaires.


Partie 1 reprise suite aux commentaires de Rockaround.

J'ai cru comprendre que pour les tutos un peu gros, la validation par morceau était recommandée, donc je vais envoyer la partie 1 en validation.

Voici les retours détaillés de correction,

Tout cela ne se fait pas n'importe comment, les atomes notamment ne peuvent pas être créés ni détruits. C'est le fameux Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme de Lavoisier (1743, 1789, chimiste français).

Je sais bien que tu le sais, mais bien sûr que les atomes peuvent être crées. Par fission, par capture, etc… Ce que Lavoisier dit, avec les connaissances de l'époque, c'est que les nombres de protons et de neutrons resteront constants.

T'as raison. J'ai même supprimé la référence, qui m'aurait plus gêné qu'autre chose avec les désintégrations neutron <-> proton.

Si tu pouvais relire l'intro – juste l'intro générale –, car je l'ai très fortement modifié.

autour duquel tourne un cortège d'électron.

Modèle de Bohr? Les électrons ne tournent pas en méca Q.

J'ai reformulé. Je pars plutôt sur du Rutherford directement (guère plus compliqué, et suffisamment réaliste pour la plupart des cas – même au-delà de ce tuto).

Dans le même paragraphe, serait-ce un bon endroit pour dire (s'il faut le dire) qu'on ne parle pas de masse en kg, mais de masse en eV/c^2, puisque $c^2$ est une constante et qu'on s'épargne les puissances en -31 ?

Je l'ai fait, mais c'est un peu lourd. Je verrai plus tard.

Toutes les particules ont une charge multiple de celle-ci

Pas quand les électrons sont partiellement délocalisés

Je ne suis pas sûr de comprendre. Les particules (proton, électron…), elles ont forcement une charge multiple de e ?

De la même manière, quelques ordres de grandeur concernant l'atome.

Pas une phrase.

Phrase nominal. ^^ J'en mets facilement (ce qui m'a été reproché lors de ma dernière validation). J'ai mis un : plutôt qu'un ..

Rutherford n'avait rien conclue sur la masse.

Exact.

Helium, on a bien des électrons avec un nombre quantique principal 's' (image en noir et blanc). Ca ne correspond pas à l'image en rouge et bleu si je ne m'abuse.

L'image en rouge et bleu est un zoom sur le noyau (2 protons et 2 neutrons). Je vois mal ce qui cloche.

Encore plus fort, grâce au théorème de Noether, on peut dire que cela signifie qu'il existe une symétrie.

Tu viens de perdre tes lecteurs. Ils lisent quelque chose sur le noyau, aucune change qu'ils comprennent cette phrase.

Je me suis laissé emporté par ma fougue. :D

Un bloc attention pour expliquer pourquoi l'atome de carbone a été choisi lour définir l'unité de masse atomique ?

Je trouve qu'il y a déjà assez de bloc comme ça.

Je déporte la stabilité du neutron dans la partie sur la radioactivité.

Les nucléons ont naturellement tendance à s'assembler en noyaux atomiques s'ils sont très proches

C'est encore un résumé TRÈS rapide. Rien que la formation du noyeau de carbone, avec la fusion de trois noyaux d'hélium, c'était pas facile à trouver. La création de tout ce qui est plus lourd que le fer non plus. Dis comme ca, on dirait qu'il suffit de mettre plein de nucléons dans une boite, et on va avoir du Lawrencium (ou quelque chose encore plus lourd).

J'ai essayé de reformuler.

le nucléon source émet des particules qui servent d'intermédiaires pour la force nucléaire.

Je ne sais pas jusqu'où tu veux aller, mais moi, ca me fait penser aux diagrammes de Feymann directement.

Effectivement, mais je pense être déjà allé très très loin pour un cours introductif.


Encore merci, et à bientôt (il m'aura donné du mal, ce tuto là – les reprises sont aussi complexes et chronophages que l'écriture depuis zéro).

Édité par Gabbro

Il y a bien des façons de passer à l’acte. Se taire en est une. Attribué à Jean-Bertrand Pontalis

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