QCM : Formation et transformations nucléaires (16 questions)

Explication

Le Big Bang désigne l’expansion d’un Univers qui était initialement très dense et chaud. La formation des éléments lourds au cœur des étoiles relève plutôt de la nucléosynthèse stellaire.

Explication

La nucléosynthèse primordiale a produit principalement de l’hydrogène et de l’hélium, ainsi que de faibles quantités de lithium et de béryllium. Le carbone et l’oxygène sont plutôt associés à la fabrication d’éléments dans les étoiles.

Explication

La nucléosynthèse stellaire fabrique de nouveaux éléments par fusion nucléaire dans les étoiles, jusqu’au fer, avec les exceptions citées. La nucléosynthèse primordiale désigne plutôt les premières formations d’éléments au début de l’Univers.

Explication

L’effondrement gravitationnel échauffe le gaz jusqu’au déclenchement de la fusion de l’hydrogène; l’énergie libérée arrête ensuite cet effondrement et place l’étoile en séquence principale. Une naine blanche est plutôt le résidu d’une étoile moins massive en fin d’évolution.

Explication

Dans l’Univers, environ 90 % des atomes sont de l’hydrogène et 9 % de l’hélium; les autres éléments sont présents à l’état de traces. Les proportions d’oxygène et de silicium concernent la croûte terrestre, pas l’Univers dans son ensemble.

Explication

L’oxygène est l’élément le plus abondant parmi ceux cités dans la croûte terrestre, avec environ 47 %. Le silicium arrive ensuite, avec environ 28 %.

Explication

Le rayonnement cosmique est un flux de noyaux atomiques et de particules de haute énergie qui circule dans le milieu interstellaire. La lumière visible et les ondes radio sont des formes de rayonnement électromagnétique, mais ne définissent pas ce flux de particules.

Explication

Le rayonnement cosmique est principalement constitué de protons, à environ 88 %, et de noyaux d’hélium, à environ 9 %. Les électrons, les positrons, les antiprotons et d’autres particules en font aussi partie, mais ne dominent pas sa composition.

Explication

Des isotopes appartiennent au même élément et partagent donc le même nombre de protons, tandis que leur nombre de neutrons diffère. Des nombres de protons différents correspondent à des éléments différents, même si leurs propriétés chimiques peuvent se ressembler.

Explication

Les règles de Soddy exigent que la somme des nombres de masse A et celle des nombres de charge Z soient les mêmes avant et après la réaction. Elles ne stipulent pas que le nombre de noyaux demeure inchangé.

Explication

Une réaction nucléaire transforme des noyaux en nouveaux noyaux et peut donc modifier les nombres de protons et de nucléons, voire l’élément chimique. Une transformation qui ne concerne que les électrons ou les liaisons moléculaires n’est pas une réaction nucléaire.

Explication

La fusion réunit des noyaux atomiques pour former des noyaux plus lourds et libère beaucoup d’énergie. La transformation qui brise un noyau en noyaux plus légers est la fission.

Explication

La radioactivité spontanée se produit sans intervention extérieure, alors que la radioactivité provoquée résulte d’une intervention extérieure. La distinction ne repose pas sur le fait que le phénomène concernerait des populations ou des noyaux individuels.

Explication

La demi-vie est la durée au terme de laquelle le nombre de noyaux radioactifs d’une population initiale est divisé par deux. Elle ne correspond pas au temps nécessaire à la disparition de tous les noyaux ni à la désintégration prévisible de chaque noyau.

Explication

Après trois demi-vies, la quantité restante est $N = \frac{N_0}{2^3} = \frac{N_0}{8}$. La division par trois ne représente pas l’application successive du facteur de réduction par deux à chaque demi-vie.

Explication

Après la mort, l’organisme ne renouvelle plus son carbone 14 par l’alimentation, et la quantité présente diminue par désintégration en azote 14. L’hypothèse d’un renouvellement alimentaire continu après la mort ne tient pas compte de la fin des échanges avec l’environnement.