QCM : Matière et radioactivité (14 questions)

Explication

La nucléosynthèse primordiale se déroule entre 3 et 20 minutes après le Big Bang et produit les noyaux légers cités. La nucléosynthèse stellaire se déroule au cœur des étoiles, tandis que les supernovas fabriquent des éléments plus lourds que le fer.

Explication

Au cœur des étoiles, la fusion de noyaux d’hydrogène produit de l’hélium, puis des éléments de plus en plus lourds jusqu’au fer. La fabrication d’éléments au-delà du fer est liée aux supernovas, et les noyaux légers cités relèvent de la nucléosynthèse primordiale.

Explication

L’effondrement puis l’explosion en supernova d’une étoile très massive permettent de fabriquer des éléments plus lourds que le fer, notamment l’or, l’uranium et le plomb. La production jusqu’au fer correspond à la fusion au cœur des étoiles, tandis que les noyaux légers apparaissent lors de la nucléosynthèse primordiale.

Explication

La fusion nucléaire associe deux noyaux légers en un noyau plus lourd et libère de l’énergie. La fission divise un noyau lourd, tandis que la radioactivité correspond à la transformation spontanée d’un noyau instable.

Explication

La fission nucléaire est la division d’un noyau lourd instable après l’impact d’un neutron, avec émission de neutrons et d’énergie. La fusion associe des noyaux légers, et la désintégration radioactive est spontanée plutôt que déclenchée par l’impact décrit.

Explication

La somme des nombres de nucléons $A$ doit être égale des deux côtés : le noyau inconnu porte donc $14-9=5$ nucléons. La réponse 14 reprend le total initial sans retirer le noyau connu, 23 additionne les valeurs au lieu de les équilibrer et 4 correspond à une soustraction erronée.

Explication

La conservation du nombre de nucléons donne $3+2=4+x$, donc $x=1$. La valeur 2 confond le numéro atomique et le nombre de nucléons, 5 omet le noyau d’hélium dans le bilan, et 3 reprend le nombre de nucléons du tritium.

Explication

La radioactivité est une transformation spontanée, aléatoire et irréversible d’un noyau instable en un noyau plus stable, accompagnée d’émissions de rayonnements et d’énergie. L’association de noyaux légers décrit la fusion, la prévisibilité nie le caractère aléatoire, et la réversibilité contredit le caractère irréversible.

Explication

La désintégration d’un noyau précis ne se prédit pas individuellement, même si le comportement d’un ensemble relève des statistiques et des probabilités. L’identification de l’isotope ne donne pas l’instant exact, un instant fixe confond les noyaux individuels, et l’imprévisibilité individuelle n’empêche pas l’étude statistique.

Explication

La demi-vie est le temps au bout duquel la moitié des noyaux présents au départ se sont désintégrés. La désintégration totale et le doublement du nombre de noyaux ne définissent pas cette durée.

Explication

La demi-vie est propre à chaque isotope radioactif et ne dépend ni de la température, ni de la pression, ni de l’environnement chimique. Les autres réponses attribuent à tort une influence à l’un de ces facteurs.

Explication

Après $3$ demi-vies, $N(t)=\frac{N_0}{2^3}=\frac{1600}{8}=200$ noyaux. $800$ correspond à une demi-vie, $100$ à quatre demi-vies, et $3200$ résulte d’une multiplication au lieu d’une division.

Explication

On repère $N_0$, on calcule sa moitié, soit $600$ noyaux, puis on lit le temps à l’intersection de cette valeur avec la courbe. $1200$ est la valeur initiale et $300$ représente le quart de la valeur initiale.

Explication

La décroissance exponentielle diminue rapidement au début, puis la courbe s’aplatit au fil du temps. Une baisse linéaire garderait le même rythme, tandis qu’une croissance ferait monter la courbe.