QCM : Noyau atomique et nucléosynthèse (18 questions)

Explication

Lors de la recombinaison, les noyaux capturent des électrons libres et forment les premiers atomes neutres. La nucléosynthèse produit des noyaux plus tôt, tandis que les nucléons se forment encore plus tôt et que les étoiles apparaissent bien après.

Explication

La réunion de deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd caractérise une fusion. Classer la réaction d’après le neutron émis néglige la réunion des noyaux; parler de fission suppose la division d’un noyau lourd; la désintégration radioactive correspond à une transformation spontanée d’un noyau instable.

Explication

En bêta plus, un proton devient un neutron et un positon est émis : $A$ ne change pas et $Z$ diminue de 15 à 14. La valeur $Z=16$ correspond à l’augmentation propre à la bêta moins; la diminution de $A$ et de $Z$ est celle d’une émission alpha; conserver $Z=15$ néglige la transformation du proton.

Explication

Les étoiles de faible masse comme le Soleil s’arrêtent après la formation du carbone et de l’oxygène, alors que les étoiles très massives peuvent fusionner jusqu’au fer 56. L’option « jusqu’à l’hélium » confond cette limite avec la fusion dominante pendant l’essentiel de la vie stellaire.

Explication

En bêta moins, un neutron devient un proton et un électron est émis : $A$ reste égal à 60 et $Z$ augmente de 27 à 28. La valeur $Z=26$ inverse le sens de variation, comme en bêta plus; la diminution de $A$ et de $Z$ évoque une émission alpha; conserver $Z=27$ oublie la conversion du neutron en proton.

Explication

La nucléosynthèse primordiale forme les premiers noyaux légers, essentiellement d’hydrogène et d’hélium, avec des traces de lithium. Les atomes neutres apparaissent lors de la recombinaison, et les protons et neutrons se forment plus tôt.

Explication

Des noyaux ayant le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents sont des isotopes ; leurs nombres de masse diffèrent donc aussi. Des numéros atomiques différents indiqueraient des éléments distincts.

Explication

Le rapport des tailles vaut $10^{-10}/10^{-15}=10^5$ : l’atome est donc environ cent mille fois plus grand que son noyau. Inverser les ordres de grandeur donne le rapport réciproque, tandis que $10^{25}$ résulte d’une erreur de calcul sur les puissances.

Explication

Pour identifier un terme manquant, on applique séparément les deux conservations : celle du nombre de masse A et celle du numéro atomique Z. Utiliser une seule somme laisse une grandeur indéterminée, et le type de radioactivité ne remplace pas cet équilibrage.

Explication

Le nombre de masse $A$ est le total des nucléons, c’est-à-dire des protons et des neutrons. Le nombre de protons correspond à $Z$, tandis que les électrons ne sont pas comptés dans $A$.

Explication

La particule alpha emportée est un noyau d’hélium contenant deux protons et deux neutrons : le noyau émetteur perd donc 4 unités de masse et 2 unités de charge. Échanger les diminutions de $A$ et $Z$ confond leurs variations; une variation nulle de $A$ avec une variation de $Z$ correspond à une désintégration bêta, et non alpha.

Explication

Les lois de Soddy imposent que les sommes des nombres de masse A et des numéros atomiques Z soient conservées de part et d’autre. La réponse fondée sur les neutrons confond A et le nombre de neutrons, tandis que celles qui invoquent les électrons ou la seule charge ne reprennent pas les deux grandeurs conservées.

Explication

La moyenne pondérée vaut $M = 0{,}25 \times 10{,}0 + 0{,}75 \times 12{,}0 = 11{,}5$ g/mol. La moyenne arithmétique non pondérée donnerait 11,0 g/mol, et l’inversion des fractions donnerait 10,5 g/mol.

Explication

Le fer 56 est présenté comme l’élément le plus stable ; au-delà, la fusion ne libère plus d’énergie. L’idée d’une libération accrue inverse cette relation, tandis que le carbone n’est pas la limite pour une étoile très massive.

Explication

Les protons et les neutrons sont constitués de quarks up et down. Les leptons, l’électron et les particules alpha ou bêta ne sont pas les constituants indiqués pour ces nucléons.

Explication

Le numéro atomique $Z$ est défini par le nombre de protons du noyau ; il vaut donc 26 ici. Le total protons-neutrons est le nombre de masse, et le nombre d’électrons concerne l’atome.

Explication

La radioactivité est la désintégration spontanée d’un noyau instable, tandis que la fusion rassemble des noyaux et que la fission sépare un noyau lourd. Confondre la radioactivité avec la fusion attribue la réunion des noyaux au mauvais phénomène; inverser fusion et fission échange réunion et division; confondre la fission avec la désintégration spontanée lui attribue la définition de la radioactivité.

Explication

Dans la notation nucléaire $^{A}_{Z}X$, le nombre placé en haut est le nombre de masse $A$ et celui placé en bas est le numéro atomique $Z$. Inverser ces positions confond les deux rôles.