{"id":15232,"date":"2020-01-05T16:51:45","date_gmt":"2020-01-05T16:51:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/quest-ce-quun-noyau-stable-noyau-instable-definition\/"},"modified":"2020-07-11T13:08:15","modified_gmt":"2020-07-11T13:08:15","slug":"quest-ce-quun-noyau-stable-noyau-instable-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/fr\/quest-ce-quun-noyau-stable-noyau-instable-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce qu’un noyau stable – Noyau instable – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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Il n’y a que certaines combinaisons de neutrons et de protons, qui forment des noyaux stables.\u00a0S’il y a trop ou trop peu de neutrons pour un nombre donn\u00e9 de protons, le noyau r\u00e9sultant n’est pas stable et subit une d\u00e9croissance radioactive.\u00a0Les isotopes instables se d\u00e9sint\u00e8grent par diverses voies de d\u00e9sint\u00e9gration radioactive.\u00a0Dosim\u00e9trie des rayonnements<\/div>\n<\/div>\n
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Noyaux stables – Noyaux instables<\/p>\n

\"Tableau<\/a>
Diagramme de Segre – Ce diagramme montre un trac\u00e9 des nucl\u00e9ides connus en fonction de leur nombre atomique et neutronique.\u00a0Il peut \u00eatre observ\u00e9 sur la carte qu’il y a plus de neutrons que de protons dans les nucl\u00e9ides avec Z sup\u00e9rieur \u00e0 environ 20 (Calcium).\u00a0Ces neutrons suppl\u00e9mentaires sont n\u00e9cessaires \u00e0 la stabilit\u00e9 des noyaux plus lourds.\u00a0Les neutrons en exc\u00e8s agissent un peu comme de la colle nucl\u00e9aire.<\/figcaption><\/figure>\n

Une stabilit\u00e9 nucl\u00e9aire<\/a>\u00a0est d\u00e9termin\u00e9e par la comp\u00e9tition entre deux interactions fondamentales.\u00a0Les noyaux atomiques sont constitu\u00e9s de protons et de neutrons, qui s\u2019attirent par\u00a0\u00a0la\u00a0\u00a0force nucl\u00e9aire<\/a><\/strong>\u00a0, tandis que les protons se repoussent par\u00a0\u00a0la force \u00e9lectromagn\u00e9tique en<\/strong>\u00a0\u00a0raison de leur charge positive.\u00a0Ces deux forces se font concurrence, conduisant \u00e0 diverses stabilit\u00e9s des noyaux.\u00a0Il n’y a que certaines combinaisons de neutrons et de protons, qui forment\u00a0\u00a0des noyaux stables<\/strong>\u00a0.\u00a0Les neutrons stabilisent le noyau<\/strong>\u00a0, car ils s’attirent les uns les autres et les protons, ce qui aide \u00e0 compenser la r\u00e9pulsion \u00e9lectrique entre les protons.\u00a0En cons\u00e9quence, \u00e0 mesure que le nombre de protons augmente,\u00a0\u00a0un rapport croissant des neutrons aux protons est n\u00e9cessaire<\/strong>\u00a0pour former un noyau stable.\u00a0S’il y en a trop (les\u00a0neutrons ob\u00e9issent \u00e9galement au\u00a0principe d’exclusion de Pauli<\/a><\/strong>\u00a0) ou trop peu de neutrons pour un nombre donn\u00e9 de protons, le noyau r\u00e9sultant n’est pas stable et subit une\u00a0\u00a0d\u00e9croissance radioactive<\/a>\u00a0.\u00a0Les isotopes instables se<\/strong>\u00a0\u00a0d\u00e9sint\u00e8grent par diverses voies de d\u00e9sint\u00e9gration radioactive, le plus souvent la d\u00e9sint\u00e9gration alpha, la d\u00e9sint\u00e9gration b\u00eata ou la capture d’\u00e9lectrons.\u00a0De nombreux autres types rares de d\u00e9sint\u00e9gration, tels que la fission spontan\u00e9e ou l’\u00e9mission de neutrons sont connus.<\/p>\n

Le\u00a0\u00a0principe d’exclusion de Pauli<\/strong>\u00a0\u00a0influence \u00e9galement l’\u00a0\u00a0\u00e9nergie critique\u00a0<\/a>\u00a0des\u00a0\u00a0noyaux\u00a0<\/a>fissiles<\/a>\u00a0\u00a0et\u00a0\u00a0fissiles<\/a>\u00a0.\u00a0Par exemple, les actinides avec un nombre de neutrons impair sont g\u00e9n\u00e9ralement fissiles (fissiles avec des neutrons lents) tandis que les actinides avec un nombre de neutrons pair ne sont g\u00e9n\u00e9ralement pas fissiles (mais sont fissiles avec des neutrons rapides).\u00a0Les noyaux lourds avec un nombre pair de protons et un nombre pair de neutrons sont (en raison du principe d’exclusion de Pauli) tr\u00e8s stables gr\u00e2ce \u00e0 l’apparition de \u00abspin jumel\u00e9\u00bb.\u00a0En revanche, les noyaux avec un nombre impair de protons et de neutrons sont pour la plupart instables.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Nombre magique de protons et de neutrons<\/h2>\n

Un\u00a0nombre magique<\/strong>\u00a0est un nombre de nucl\u00e9ons dans un\u00a0noyau<\/a>\u00a0, ce qui correspond \u00e0 des coquilles compl\u00e8tes dans le noyau atomique.\u00a0Les noyaux atomiques constitu\u00e9s d’un tel nombre magique de nucl\u00e9ons ont une \u00e9nergie de liaison moyenne par nucl\u00e9on plus \u00e9lev\u00e9e que ce \u00e0 quoi on pourrait s’attendre sur la base de pr\u00e9dictions telles que la formule de masse de\u00a0von Weizsaecker<\/strong>\u00a0(\u00e9galement appel\u00e9e\u00a0formule de masse semi-empirique – SEMF<\/strong><\/a>\u00a0) et sont donc plus stables contre la d\u00e9croissance nucl\u00e9aire.\u00a0Les nombres magiques<\/strong>\u00a0sont pr\u00e9dits par le\u00a0mod\u00e8le de la coque nucl\u00e9aire<\/strong><\/a>et sont prouv\u00e9es par des observations qui ont montr\u00e9 qu’il y a des discontinuit\u00e9s soudaines dans les \u00e9nergies de s\u00e9paration des protons et neutrons \u00e0 des valeurs sp\u00e9cifiques de Z et N. Celles-ci correspondent \u00e0 la fermeture de coques (ou sous-coques).\u00a0Les noyaux avec des coquilles ferm\u00e9es sont plus \u00e9troitement li\u00e9s que le nombre sup\u00e9rieur suivant.\u00a0La fermeture des coquilles se produit \u00e0 Z ou N = 2, 8, 20, 28, (40), 50, 82, 126. On constate que les noyaux avec un nombre pair de protons et de neutrons sont plus stables que ceux avec des nombres impairs.\u00a0Les noyaux qui ont \u00e0 la fois un nombre de neutrons et un nombre de protons \u00e9gaux \u00e0 l’un des\u00a0nombres magiques<\/strong>\u00a0peuvent \u00eatre appel\u00e9s \u00ab\u00a0doublement magiques<\/strong>\u00a0\u00bb et se r\u00e9v\u00e8lent particuli\u00e8rement stables.\"nombres<\/a>Il existe d’autres propri\u00e9t\u00e9s sp\u00e9ciales des noyaux, qui ont un nombre magique de nucl\u00e9ons:<\/p>\n

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  1. Abondance plus \u00e9lev\u00e9e dans la nature.\u00a0Par exemple, l’h\u00e9lium-4 fait partie des noyaux les plus abondants (et stables) de l’univers.<\/li>\n
  2. Les \u00e9l\u00e9ments stables \u00e0 la fin de la s\u00e9rie de d\u00e9sint\u00e9gration ont tous un \u00abnombre magique\u00bb de neutrons ou de protons.\u00a0Les noyaux He-4, O-16 et Pb-208 (82 protons et 126 neutrons) qui contiennent des nombres magiques de neutrons et de protons sont particuli\u00e8rement stables.\u00a0La stabilit\u00e9 relative de ces noyaux rappelle celle des atomes de gaz inerte (coquilles d’\u00e9lectrons ferm\u00e9es).<\/li>\n
  3. Les noyaux avec N = nombre magique ont des\u00a0sections efficaces d’absorption des neutrons<\/a>\u00a0beaucoup plus faibles\u00a0que les isotopes environnants.<\/li>\n
  4. Ces noyaux semblent \u00eatre de forme parfaitement sph\u00e9rique;\u00a0ils n’ont aucun moment \u00e9lectrique quadripolaire.<\/li>\n
  5. Les noyaux des nombres magiques ont une premi\u00e8re \u00e9nergie d’excitation plus \u00e9lev\u00e9e.<\/li>\n<\/ol>\n<\/div>\n<\/div>\n
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    Noyaux instables – Modes de d\u00e9sint\u00e9gration<\/span><\/p>\n

    \"Notation<\/a>
    Notation des r\u00e9actions nucl\u00e9aires – d\u00e9sint\u00e9grations radioactives<\/span>
    \nSource: chemwiki.ucdavis.edu<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

    La d\u00e9sint\u00e9gration nucl\u00e9aire<\/span><\/a>\u00a0(\u00a0d\u00e9sint\u00e9gration<\/a>\u00a0radioactive)<\/span><\/strong>\u00a0se produit lorsqu’un atome instable perd de l’\u00e9nergie en \u00e9mettant un<\/span>\u00a0rayonnement ionisant<\/span><\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0La d\u00e9sint\u00e9gration radioactive est<\/span>\u00a0un processus al\u00e9atoire<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0au niveau d’atomes uniques, en ce sens que, selon la th\u00e9orie quantique, il est impossible de pr\u00e9dire quand un atome particulier va se d\u00e9sint\u00e9grer.\u00a0Pendant la d\u00e9sint\u00e9gration radioactive, un<\/span>\u00a0noyau instable se d\u00e9compose spontan\u00e9ment et al\u00e9atoirement<\/span><\/strong>\u00a0pour former un noyau diff\u00e9rent (ou un \u00e9tat \u00e9nerg\u00e9tique diff\u00e9rent – d\u00e9sint\u00e9gration gamma), d\u00e9gageant un rayonnement sous forme de particules atomiques ou de rayons de haute \u00e9nergie.\u00a0Cette d\u00e9croissance se produit \u00e0 un taux constant et pr\u00e9visible qui est appel\u00e9 demi-vie.\u00a0Un noyau stable ne subira pas ce type de d\u00e9sint\u00e9gration et n’est donc pas radioactif.\u00a0Il existe de nombreux modes de d\u00e9sint\u00e9gration radioactive:<\/span><\/p>\n