QCM : Atome et modèle standard (24 questions)

Explication

La couche K est associée à n = 1 et la couche L à n = 2. La couche M correspond à n = 3, les couches électroniques sont nommées K, L, M, et non A, B, C.

Explication

La capacité maximale d’une couche de numéro n est $2n^2$, ce qui est formulé dans deux propositions équivalentes. Les expressions $n^2$, $2n$ et $n^2+2$ ne correspondent pas à la règle donnée.

Explication

L’énergie de liaison est l’énergie nécessaire pour retirer complètement un électron. L’éloignement demande une absorption d’énergie, tandis que le rapprochement de l’électron peut produire une émission d’énergie.

Explication

L’électron-volt est l’énergie acquise par un électron soumis à une différence de potentiel de 1 V. Il ne correspond ni à une masse, ni à l’énergie d’un proton, et la tension de référence est 1 V.

Explication

La conversion donnée est $1\,\mathrm{eV}=1{,}6\times10^{-19}\,\mathrm{J}$, reprise sous deux formulations. Les puissances $10^{19}$, $10^{-16}$ et $10^{-9}$ sont incorrectes.

Explication

Einstein a établi la relation $E=mc^2$, où E est l’énergie, m la masse et c la vitesse de la lumière. Les expressions $E=mv^2$ et $E=m+c^2$ ne correspondent pas à cette équivalence.

Explication

Le défaut de masse est la différence entre la somme des masses des constituants et la masse du noyau. Cette dernière est inférieure à la somme des masses constituantes; les propositions sur les électrons et les photons ne définissent pas ce phénomène.

Explication

Le noyau contient des protons et des neutrons, eux-mêmes constitués de quarks up et down liés par des gluons. Les électrons n’en font pas partie, et les quarks strange ainsi que les photons ne décrivent pas sa constitution donnée.

Explication

Le nombre de masse A compte l’ensemble des nucléons, donc la somme des protons et des neutrons. Le nombre de protons est donné par Z, tandis que les électrons et le symbole chimique ne définissent pas A.

Explication

Les isotopes ont le même Z mais des A différents, donc ils diffèrent notamment par leur nombre de neutrons. Les isobares ont le même A avec des Z différents, tandis que les isomères se distinguent par leurs états d’énergie; la dernière proposition décrit les isotopes et non les isobares.

Explication

Le tableau périodique organise les atomes selon leurs propriétés et leur capacité chimiques, notamment liées aux électrons de la dernière couche. La masse du noyau n’est pas le critère principal mentionné pour ce classement.

Explication

Le polonium, l’uranium et le radium appartiennent à la liste des neuf éléments radioactifs naturels. Le plutonium est synthétique, tandis que le protactinium, et non le potassium, figure dans cette liste.

Explication

Le modèle standard décrit les constituants de la matière et leurs interactions, des molécules jusqu’aux quarks, en passant par les atomes et les noyaux. Il ne porte pas sur la biologie ni sur la formation géologique des planètes.

Explication

Les fermions constituent la matière, tandis que les bosons sont associés au rayonnement et à la transmission des forces d’interaction. Les bosons ne sont donc pas la catégorie correspondant aux particules élémentaires de matière.

Explication

Chaque fermion possède une masse, une charge électrique et un moment cinétique appelé spin. La température, la pression, la couleur ou la vitesse ne remplacent pas ces trois propriétés dans la définition donnée.

Explication

Le décompte comprend six quarks, six antiquarks, six leptons et six antileptons, soit vingt-quatre fermions. Les douze particules de matière correspondent seulement aux six quarks et six leptons, sans leurs antiparticules.

Explication

Une antiparticule possède la même masse que la particule associée, mais sa charge électrique et son spin sont opposés. Sa masse n’est pas opposée et sa charge électrique n’est pas identique à celle de la particule correspondante.

Explication

Les six saveurs sont up, down, charm, strange, top et bottom, et leur spin vaut $\frac{1}{2}$. Les quarks ne sont pas tous électriquement neutres : up, charm et top portent une charge $+\frac{2}{3}e$, tandis que down, strange et bottom portent une charge $-\frac{1}{3}e$. Le spin égal à $1$ ne correspond donc pas aux propriétés des quarks.

Explication

Up, charm et top ont une charge de $+\frac{2}{3}e$, tandis que down, strange et bottom ont une charge de $-\frac{1}{3}e$. La charge des trois premières saveurs n’est donc pas négative et les six saveurs n’ont pas une charge identique.

Explication

Les quarks portent une charge de couleur rouge, verte ou bleue et ne sont pas observés isolément. Les leptons n’ont pas de charge de couleur, tandis que les hadrons présentent une charge de couleur totale nulle.

Explication

Le neutron est le baryon udd et sa charge est nulle, alors que le proton est le baryon uud et sa charge vaut $+1$. Les compositions ne peuvent donc pas être interverties, et proton et neutron diffèrent bien par leur assemblage de quarks.

Explication

Le photon est le boson associé à la force électromagnétique. Le graviton est associé à la gravitation, les bosons W et Z à la force faible et les gluons à la force forte.

Explication

La force faible agit sur tous les fermions, peut modifier la saveur des quarks et intervient dans la radioactivité bêta. Sa portée indiquée est d’environ $10^{-18}\,\text{m}$, et son action ne se définit pas par la charge de couleur.

Explication

La force forte agit sur les particules portant une charge de couleur, maintient la cohésion des quarks et contribue à la stabilité nucléaire. Sa distance d’action est d’environ $10^{-15}\,\text{m}$, et non $10^{-18}\,\text{m}$.