Fiche de révision : Physique nucléaire

Plan du Cours

  1. Structure et radioactivité nucléaires
  2. Réactions nucléaires et neutrons
  3. Émission alpha et effet tunnel
  4. Fission nucléaire et réacteurs
  5. Désintégration bêta et capture électronique
  6. Désexcitation nucléaire et atomique

1. Structure et radioactivité nucléaires

★ À maîtriser

  • La notation nucléaire étudiée est ZAXN^A_ZX_N, avec les notions d’isotopes, d’isotones et d’isobares.

  • L’étude de la radioactivité comprend ses types de désintégration, la stabilité des noyaux selon leur nombre de neutrons N et leur nombre de protons Z, ainsi que la constante radioactive, le rapport d’embranchement, la période et l’activité.

Compléments

  • Les séries radioactives sont étudiées au moyen d’équations différentielles, de l’équation de Bateman, de l’équilibre séculaire et des séries radioactives naturelles.

  • L’étude des propriétés nucléaires comprend le rayon du noyau, la distribution de densité, l’épaisseur de peau, la masse et l’énergie de liaison, l’énergie de séparation, le modèle de la goutte liquide et les états excités ou métastables.

  • La formule semi-empirique de Bethe-Weizsäcker est étudiée pour décrire l’énergie de liaison du noyau.

2. Réactions nucléaires et neutrons

★ À maîtriser

  • L’étude des réactions nucléaires induites porte sur leur notation, leur cinématique, leur énergie seuil, la barrière coulombienne et leurs applications.

  • La cinématique étudiée concerne les désintégrations à deux corps et à trois corps.

  • Les réactions et phénomènes étudiés comprennent :

    • la diffusion élastique
    • la capture de neutron
    • le contrôle de la réaction en chaîne
    • les poisons neutroniques

Compléments

  • La section efficace est étudiée sous ses formes géométrique et d’interaction.

3. Émission alpha et effet tunnel

★ À maîtriser

  • L’émission alpha est étudiée par ses propriétés générales et par la systématique de ses émetteurs, qui présente une forte corrélation entre la période et l’énergie cinétique de la particule alpha.

  • Dans le modèle quantique de l’émission alpha, la particule franchit la barrière de potentiel par effet tunnel, ce qui permet d’estimer la période alpha.

Compléments

  • La conservation du moment angulaire et de la parité permet de déterminer le moment angulaire orbital ℓα de la particule alpha.

  • Le moment angulaire orbital de la particule alpha influe sur la probabilité d’émission.

Astuce mémo

La barrière de potentiel est franchie par effet tunnel, ce qui rend possible l’émission alpha.

4. Fission nucléaire et réacteurs

★ À maîtriser

  • La fission nucléaire est étudiée sous ses formes spontanée et induite, ainsi que pour son utilisation dans la production d’énergie.

📌 Le franchissement de la barrière de potentiel est comparé entre les noyaux ²³⁵U et ²³⁸U, en tenant compte de l’énergie d’activation et de l’effet de l’appariement lié à la parité de N.

  • La fission induite de ²³⁵U est caractérisée par la distribution en masse des produits, l’énergie libérée et l’émission de neutrons prompts et retardés.

Compléments

  • L’étude de la fission distingue les noyaux fissiles des noyaux fertiles et relie cette distinction à l’appariement.

  • Les neutrons retardés sont étudiés en lien avec la puissance résiduelle d’un réacteur.

5. Désintégration bêta et capture électronique

★ À maîtriser

  • La désintégration β± est étudiée à travers ses bilans énergétiques, sa série isobarique et la conservation du moment angulaire et de la parité.

  • La théorie de Fermi de la désintégration β traite le spectre en énergie et la période théorique.

Compléments

📌 Les transitions bêta sont classées comme permises ou interdites.

  • La capture électronique est étudiée dans le cadre de la théorie de Fermi.

6. Désexcitation nucléaire et atomique

★ À maîtriser

  • La désexcitation du noyau est étudiée notamment par l’émission gamma et la conversion interne.

  • L’étude de la désexcitation gamma comprend sa classification, l’estimation de Weisskopf et les lois de conservation du moment angulaire et de la parité.

Compléments

  • La conversion interne est étudiée avec la transition monopolaire E0 et les coefficients de conversion interne.

  • La désexcitation atomique comprend :

    • l’émission X
    • l’émission Auger
    • le coefficient de fluorescence

Teste tes connaissances

Teste tes connaissances sur Physique nucléaire avec 8 questions à choix multiples et corrections détaillées.

1. Concernant les notions associées à la notation nucléaire ZAXN^A_ZX_N :

2. Parmi les propositions suivantes concernant l’énergie de liaison nucléaire, la(les)quelle(s) est(sont) exacte(s) ?

Faire le QCM →

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les concepts clés de Physique nucléaire avec 10 flashcards interactives.

Quelle notation nucléaire est étudiée pour représenter un noyau ?

ZAXN^{A}_{Z}X_{N}

Quelles notions couvre l’étude des réactions nucléaires induites ?

La notation, la cinématique, l’énergie seuil, la barrière coulombienne et les applications.

Quels phénomènes impliquent les réactions nucléaires avec un neutron ?

La diffusion élastique, la capture, le contrôle de la réaction en chaîne et les poisons neutroniques.

Voir les flashcards →

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