QCM : Transformations nucléaires et radioactivité (11 questions)

Explication

L’effondrement échauffe le gaz jusqu’à permettre la fusion de l’hydrogène; l’énergie libérée arrête ensuite l’effondrement et l’étoile entre dans la séquence principale. Une étoile plus massive peut amorcer des fusions d’éléments plus lourds et synthétiser notamment du carbone, de l’oxygène et du néon.

Explication

Des isotopes partagent le même nombre de protons, mais diffèrent par leur nombre de neutrons; ils conservent les mêmes propriétés chimiques. Le titane 47 compte bien 22 protons et 25 neutrons; l’argon 40 et le calcium 40 ont des nombres de protons différents, et les nombres de neutrons indiqués pour les titanes 47 et 48 sont inversés dans les autres propositions.

Explication

Dans le cœur solaire, la température d’environ 15 millions de degrés est associée à l’énergie cinétique élevée qui permet de surmonter la répulsion électrique. La fusion assemble des noyaux en noyaux plus lourds et libère beaucoup d’énergie; la division en noyaux plus légers décrit la fission, et la température élevée favorise la fusion plutôt qu’elle ne l’empêche.

Explication

Dans l’exemple solaire, deux noyaux d’hydrogène donnent du deutérium et un positron; le deutérium réagit ensuite avec l’hydrogène pour former de l’hélium 3. La fusion assemble des noyaux et libère de l’énergie; l’association neutron-proton citée et la division en noyaux plus légers ne correspondent pas aux faits testés ici.

Explication

Dans cet exemple, le neutron incident frappe l’uranium 235, qui se divise en baryum 139 et krypton 94 en éjectant trois neutrons. Les nombres de masse 139 et 94 ne sont pas intervertis, et le nombre de neutrons émis est trois, non deux.

Explication

L’interaction forte attire les nucléons et, lorsqu’elle domine, le noyau est stable. La radioactivité transforme un noyau instable en un nouveau noyau ; l’inversion de l’état initial ou des rôles des interactions est incorrecte.

Explication

La radioactivité spontanée a lieu sans intervention extérieure et de façon aléatoire, tandis que la radioactivité provoquée résulte d’une intervention extérieure. Le diagramme de Segrè, ou diagramme $N,Z$, renseigne sur la stabilité ou la radioactivité des isotopes ainsi que sur le type d’émission.

Explication

Les temps indiqués sont de 4,5 × 10⁹ ans pour l’uranium 238, de 8,0 × 10⁴ ans pour le thorium 230 et de 22 ans pour le plomb 210. Le potassium 40 a une demi-vie de 1,3 × 10⁹ ans, tandis que celle du radium 226 vaut 1,6 × 10³ ans.

Explication

Après la mort, l’apport de carbone 14 par l’alimentation cesse alors que le carbone 14 radioactif se désintègre en azote 14; sa diminution permet la datation. Il ne s’accumule donc pas et n’est plus compensé par l’alimentation.

Explication

L’oxygène constitue 47 % de la masse, tandis que le silicium en représente 28 %. L’aluminium est à 8 %, le fer à 4,5 % et le calcium à 3,5 %.

Explication

Une réaction nucléaire transforme un ou plusieurs noyaux et peut modifier leurs nombres de protons Z et de nucléons A. Le changement de Z change l’élément chimique, et un rayonnement gamma peut être émis; les éléments ne sont donc pas nécessairement conservés.