QCM : Nucléosynthèse et radioactivité — 19 questions

Explication

La méthode consiste à repérer $N_0$, calculer $N_0/2$, rejoindre cette valeur sur la courbe, puis redescendre vers l’axe du temps pour lire $t_{1/2}$. La courbe de décroissance n’atteint pas exactement zéro, donc ce point ne permet pas de définir la demi-vie.

Explication

Dans les étoiles, des noyaux d’hydrogène fusionnent pour former un noyau d’hélium et libérer de l’énergie. La production de plusieurs noyaux plus légers décrit plutôt une fission qu’une fusion.

Explication

Un noyau radioactif est un noyau instable susceptible de se désintégrer spontanément. La radioactivité ne se définit pas par une composition nécessaire particulière en protons et en neutrons.

Explication

Dans le cœur des étoiles, des températures et des pressions extrêmement élevées permettent aux noyaux légers de se rapprocher assez pour fusionner. Des températures faibles réduiraient au contraire l’agitation nécessaire à ce rapprochement.

Explication

Le moment de désintégration d’un noyau particulier est imprévisible, mais le comportement d’un très grand nombre de noyaux suit une évolution statistiquement prévisible. Cette distinction explique pourquoi une loi de décroissance peut être établie malgré l’aléa individuel.

Explication

La demi-vie est la durée au terme de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initialement présents se sont désintégrés. Il reste donc la moitié de la quantité initiale, et non un échantillon entièrement désintégré.

Explication

L’évolution des étoiles peut notamment produire des éléments dont le numéro atomique va jusqu’à celui du fer. La production d’éléments encore plus lourds est associée à certains stades terminaux ou événements stellaires énergétiques.

Explication

Le noyau atomique contient des protons et des neutrons, alors que les électrons se déplacent autour de lui. Le neutron est bien présent dans le noyau, mais il ne porte pas la charge positive caractéristique du proton.

Explication

La fission correspond à la division d’un noyau lourd en plusieurs noyaux plus légers, avec une libération possible de neutrons et d’énergie. L’assemblage de deux noyaux légers décrit la fusion, qui constitue une transformation différente.

Explication

La radioactivité est la désintégration spontanée d’un noyau instable vers un noyau plus stable, avec émission possible de particules ou de rayonnements électromagnétiques. La fusion assemble des noyaux, tandis que la fission divise un noyau lourd.

Explication

Le Big Bang produit d’abord les éléments légers, puis les étoiles forment de nombreux éléments plus lourds avant leur dispersion. Cette matière dispersée peut contribuer à la formation de nouvelles étoiles et planètes.

Explication

L’apparition de l’Univers lors du Big Bang est située à environ $13{,}8$ milliards d’années. La valeur $4{,}6$ milliards d’années correspond plutôt à l’âge approximatif du Soleil et du système solaire.

Explication

Les rayonnements radioactifs peuvent être dangereux, ce qui impose des mesures de protection adaptées lors de leur utilisation. Accroître l’exposition ou travailler sans précaution augmente au contraire les risques pour les personnes.

Explication

L’Univers primordial a produit principalement de l’hydrogène et de l’hélium, avec de faibles quantités d’autres éléments légers. De nombreux éléments plus lourds se forment ensuite dans les étoiles.

Explication

La radioactivité est utilisée dans plusieurs domaines, notamment la médecine, la datation, l’industrie et la recherche scientifique. Les autres regroupements ne correspondent pas aux principaux domaines d’application mentionnés.

Explication

La fusion nucléaire assemble deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd et libérer de l’énergie. La division d’un noyau lourd correspond à la fission, qui repose sur un mécanisme différent.

Explication

Le numéro atomique $Z$ correspond au nombre de protons du noyau, donc ici $Z = 11$. La valeur $12$ désigne le nombre de neutrons, tandis que $23$ correspond au total des nucléons.

Explication

Le nombre de protons détermine l’identité de l’élément chimique ; ces deux noyaux appartiennent donc au même élément. Des nombres de neutrons différents peuvent toutefois modifier leur masse et produire des isotopes.

Explication

Après chaque demi-vie, la quantité restante est multipliée par $\frac12$, d’où la relation $N=N_0\times\left(\frac12\right)^n$. Dans cette expression, $N_0$ désigne le nombre initial et $N$ le nombre restant après $n$ demi-vies.