ACTIVITE1 LES INTERACTIONS FONDAMENTALES

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1 ACTIVITE1 LES INTERACTIONS FONDAMENTALES Présenter les résultats dans un tableau. Rappeler la composition d un atome de représentation symbolique X A Z Quelles sont les interactions responsables de la cohésion de la matière à l échelle du noyau? de l atome à l échelle humaine? de l univers? Pour répondre à cette question, compléter le schéma cidessous.

2 ACTIVITE2 STABILITE DU NOYAU ATOMIQUE

3 ACTIVITE3 HISTOIRE DE LA RADIOACTIVITE

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5 ACTIVITE4 LA RADIOACTIVITE : UN PHENOMENE NATUREL L ensemble des noyaux connus est classé dans un diagramme appelé diagramme de Segré. Étudions à l aide du diagramme ci-dessous, ou à partir du logiciel Nucleus dont il est issu, la stabilité et l instabilité des noyaux. 1) Des stables ou des instables, quels sont les noyaux les plus abondants? 2) Identifier le noyau stable le plus lourd. Donner sa notation symbolique. 3) Repérer les noyaux suivants sur le diagramme : Ne, 30 Zn, Ca, 84 Po et indiquer s ils sont stables ou instables. 4) Quel est le point commun aux noyaux de même ordonnée? Relever un exemple. Ces noyaux sont dits isotopes. Donner la définition de noyaux isotopes. 5) Quelles sont les interactions qui existent entre les nucléons d un noyau? Lorsque les noyaux instables se désintègrent, trois cas sont observés : - le noyau perd deux neutrons et deux protons (radioactivité α), - un proton se transforme en neutron au sein du noyau (radioactivité β + ), - un neutron se transforme en proton au sein du noyau (radioactivité β - ). 6) En prenant comme exemple les noyaux instables étudiés à la question 3), quel type de radioactivité peut-on prévoir pour les noyaux instables situés au-dessus de la vallée de stabilité? En dessous de la vallée de stabilité? Au-delà de Z = 82? 7) Donner la notation symbolique des noyaux fils obtenus à partir des noyaux instables étudiés à la question 3) 8) A l'aide du diagramme, donner le type de radioactivité du radon ) En utilisant le menu "filiation" du logiciel, rechercher le noyau fils du radon 222. X A Z Ecrire son symbole 10) Compléter l'équation de la réaction de désintégration du radon 222 en remplaçant A, Z et Z' par leur valeur 11) Quelles relations simples observe-t-on entre les nombres de masse A et de charge Z dans l'équation de désintégration du radon 222? 12) Ecrire les 3 équations de réaction de désintégration des 3 éléments de la question 3)

6 ACTIVITE5 COMMENT MESURE-T-ON LA RADIOACTIVITE? La Terre et les êtres vivants sont plongés dans un véritable «bain de radioactivité». Comment évaluer la quantité et la dangerosité des rayonnements émis par ces sources radioactives qui nous entourent? Les unités de mesures de la radioactivité - Le becquerel (Bq) est l unité de mesure de l activité d une source radioactive, c est-à-dire du nombre de noyaux qui se désintègrent par seconde : 1 Bq correspond à une désintégration par seconde. Par exemple, l activité d un être humain est d environ 120 Bq par kg ; celle du granite est d environ Bq par kg. - Les effets des rayonnements dépendent de l activité de la source, de la nature et de l énergie du rayonnement, mais aussi de la partie de l organisme atteinte par ce rayonnement. On parle ainsi de dose. Les unités pour mesurer cette grandeur sont le gray (Gy) pour l énergie massique absorbée (1 joule par kilogramme de matière), et le sievert (Sv) qui tient compte des effets du rayonnement sur l organe irradié. Par exemple, lors d un scanner médical, le patient reçoit une dose d environ 150 msv. Les détecteurs de radioactivité Les rayonnements ne sont pas perceptibles par nos sens. Pour les détecter, on utilise leur caractéristique commune : une énergie suffisante pour arracher des électrons aux atomes de la matière qu ils rencontrent, ou pour exciter ces atomes. Les appareils de détection utilisent tous le même principe, ils convertissent en un signal électrique les électrons ou les photons créés par le rayonnement. Le compteur Geiger Müller est un exemple de détecteur utilisant l ionisation d un gaz. 1) Sur quel principe sont construits les détecteurs de radioactivité? 2) À partir du texte, donner une définition de l activité et préciser son unité. 3) Pourquoi la mesure de l activité n est-elle pas suffisante pour évaluer les effets des rayonnements sur l organisme? 4) Quels sont les noyaux radioactifs présents dans un être humain? Dans une roche granitique? 5) L activité d une source radioactive diminue au cours du temps. Cette décroissance est d autant plus rapide que la demivie de l échantillon radioactif est courte. Rechercher la définition de la demi-vie radioactive 6) Reporter dans le tableau ci-dessous, les valeurs des activités des objets indiquées dans l'animation: 1 L

7 ACTIVITE6 QUELQUES APPLICATIONS DE LA RADIOACTIVITE