QCM : Les éléments dans l’Univers (16 questions)

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents. Des éléments différents ont des nombres de protons différents, tandis que des noyaux identiques auraient aussi le même nombre de neutrons.

Explication

Le carbone 14 est l’isotope radioactif de l’exemple parce qu’il peut se désintégrer spontanément. Le caractère radioactif ne signifie pas que son nombre de protons diffère de celui du carbone 12.

Explication

Les abondances des éléments pour ces trois milieux sont présentées sous forme de diagramme circulaire, qui permet de montrer des parts relatives. Une courbe temporelle décrit une évolution, tandis qu’une carte représente une distribution dans l’espace.

Explication

La fusion associe deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd, avec une grande libération d’énergie. La fission désigne la dislocation d’un noyau lourd, tandis que la désintégration radioactive est spontanée.

Explication

La fission correspond à la dislocation d’un noyau lourd après l’impact d’une particule, comme un neutron ou un proton, et produit des noyaux légers. La fusion, au contraire, assemble des noyaux légers.

Explication

Une équation nucléaire conserve séparément le total des nombres de masse $A$ et celui des numéros atomiques $Z$ de part et d’autre. Intervertir les totaux confond les deux grandeurs; ne conserver qu’un total néglige l’autre.

Explication

Les premiers noyaux d’hydrogène et d’hélium se sont formés quelques minutes après le Big Bang par fusion de particules élémentaires, alors que l’Univers était extrêmement chaud et dense. La formation au cœur des étoiles concerne la nucléosynthèse stellaire; la fission et les supernovas ne décrivent pas cette étape.

Explication

La nucléosynthèse stellaire désigne la formation d’éléments chimiques au cœur des étoiles par combinaison de noyaux légers. La fusion primordiale se rapporte à la formation des premiers noyaux après le Big Bang, tandis que la fission est une dislocation.

Explication

L’hydrogène reste l’élément le plus abondant dans l’Univers. L’hélium est également un élément majeur, mais les éléments lourds produits et dispersés par les étoiles ne supplantent pas l’hydrogène en abondance.

Explication

L’étude statistique de désintégrations aléatoires se fait sur un échantillon macroscopique renfermant un grand nombre de noyaux radioactifs. Un noyau isolé ou un petit groupe ne constitue pas le grand ensemble nécessaire, et des noyaux déjà désintégrés ne sont pas radioactifs.

Explication

La demi-vie est la durée au terme de laquelle la moitié des noyaux initialement présents s’est désintégrée ; la moitié de 800 vaut 400. La disparition complète confond demi-vie et désintégration totale, tandis que 200 correspond au quart de l’effectif initial.

Explication

La demi-vie est une caractéristique du noyau radioactif considéré, et non de la quantité de matière ou de l’effectif initial de l’échantillon. La masse et le nombre initial peuvent différer sans changer la demi-vie du même type de noyau.

Explication

Chaque demi-vie divise par deux le nombre de noyaux restants : après deux demi-vies, il en reste $\frac{N_0}{2^2}=\frac{N_0}{4}$. $\frac{N_0}{2}$ correspond à une demi-vie, zéro à la disparition complète, et $\frac{3N_0}{4}$ à la fraction désintégrée après deux demi-vies.

Explication

La datation au carbone 14 associe la demi-vie de l’isotope au nombre de noyaux radioactifs restants pour estimer le temps écoulé depuis la mort. La formation atmosphérique, la durée de vie antérieure et la quantité totale de carbone ne sont pas la durée recherchée par cette méthode.

Explication

La radioactivité désigne la désintégration spontanée et aléatoire d’un noyau instable, qui donne un noyau fils plus stable et émet une ou plusieurs particules, avec parfois un rayonnement gamma. La dislocation provoquée décrit la fission, l’agglomération de noyaux légers décrit la fusion, et une transformation déterministe omet le caractère aléatoire.

Explication

La demi-vie du carbone 14 est de 5 730 ans. La valeur de 2,06 ans correspond au césium 134, celle de 4,5 milliards d’années à l’uranium 238 et celle de 164 µs au polonium 214.