QCM : Transformation nucléaire (16 questions)

Explication

Un noyau radioactif est instable et se transforme spontanément en un autre noyau avec émission d’un rayonnement. Un noyau stable ne subit pas cette transformation spontanée, même s’il peut interagir avec un rayonnement extérieur.

Explication

La désintégration $\alpha$ émet un noyau d’hélium $^{4}_{2}He$, ce qui retire quatre nucléons et deux protons au noyau initial. La conservation de $A$ caractérise plutôt les désintégrations $\beta$.

Explication

En désintégration $\beta^-$, un électron $^{0}_{-1}e$ est émis, le nombre de nucléons reste inchangé et le numéro atomique augmente de 1. L’émission d’un positon correspond à la désintégration $\beta^+$.

Explication

La désintégration $\beta^+$ émet un positon $^{0}_{+1}e$ et transforme un proton en neutron, donc $A$ reste constant tandis que $Z$ diminue de 1. L’augmentation de $Z$ d’une unité caractérise la désintégration $\beta^-$.

Explication

Une équation nucléaire correcte conserve le nombre de nucléons $A$ ainsi que le numéro atomique $Z$. La demi-vie et la constante radioactive caractérisent la décroissance, mais ne sont pas les deux grandeurs conservées dans l’écriture des noyaux.

Explication

Le nombre de nucléons est la somme des neutrons et des protons : $A=N+Z=13+12=25$. Le nombre 13 désigne ici $N$, tandis que 12 désigne $Z$.

Explication

Des isotopes appartiennent au même élément, donc ils ont le même nombre de protons et le même $Z$, mais leurs nombres de neutrons $N$ diffèrent. Des valeurs différentes de $Z$ correspondent à des éléments chimiques différents.

Explication

Dans cette loi, $N(t)$ désigne le nombre de noyaux encore présents à l’instant $t$, tandis que $N_0$ est leur nombre initial. La constante $\lambda$ représente une probabilité de désintégration par seconde et non un nombre de noyaux.

Explication

La constante $\lambda$ mesure la probabilité qu’un noyau se désintègre pendant une seconde. Le nombre de noyaux restants est décrit par $N(t)$, tandis que la durée de diminution de moitié correspond à la demi-vie.

Explication

La demi-vie est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux initiaux se soient désintégrés, ce qui donne $N(t_{1/2})=\frac{N_0}{2}$. Elle ne signifie pas que chaque noyau individuel se désintègre à cet instant précis.

Explication

La relation entre la demi-vie et la constante radioactive est $t_{1/2}=\frac{\ln(2)}{\lambda}$, ou de manière équivalente $\lambda=\frac{\ln(2)}{t_{1/2}}$. La constante apparaît donc au dénominateur dans l’expression de la demi-vie.

Explication

L’activité correspond au nombre de désintégrations par seconde et se mesure en becquerels. Le nombre de noyaux encore présents est représenté par $N(t)$, qui constitue une grandeur différente.

Explication

L’activité est proportionnelle au nombre de noyaux présents selon $A(t)=\lambda N(t)$. La décroissance de $N(t)$ se traduit par une dérivée négative, mais cette variation ne s’écrit pas comme une division ou une soustraction entre $N(t)$ et $\lambda$.

Explication

L’âge se déduit de la diminution de l’activité selon $t=\frac{t_{1/2}}{\ln(2)}\ln\left(\frac{A_0}{A}\right)$. Inverser le rapport entre l’activité initiale et l’activité mesurée donnerait un logarithme négatif pour une décroissance radioactive.

Explication

La radioactivité peut servir au diagnostic, à l’imagerie et à certains traitements médicaux. Les autres réponses décrivent des moyens de radioprotection destinés à limiter l’exposition, et non des applications médicales.

Explication

La radioprotection repose sur la réduction de la durée d’exposition, l’augmentation de la distance et l’emploi d’un écran approprié. Rapprocher la source ou prolonger l’exposition accroît au contraire le risque reçu.