Comprendre l’infiniment petit

Atomes, radioactivité et énergie nucléaire

Des découvertes de Becquerel et des Curie à la fusion au cœur des étoiles : une présentation simple des phénomènes qui transforment la matière et libèrent de l’énergie.

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01 · De quoi est fait un atome ?

Un atome possède un noyau composé de protons et de neutrons, entouré d’électrons.

Carbone-14

Un isotope du carbone utilisé notamment pour dater des matières organiques anciennes.

6 protons6 électrons8 neutrons

Uranium-238

Un isotope de l’uranium dont le noyau est lourd et radioactif.

92 protons92 électrons*146 neutrons

* Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons. Les isotopes d’un même élément ont le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons.

02 · La radioactivité naturelle

Certains noyaux instables se transforment spontanément et émettent un rayonnement ou des particules.

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À RETENIR

Un phénomène spontané

L’uranium peut émettre un rayonnement invisible sans être préalablement exposé à la lumière.

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UNE DÉCOUVERTE

Une hypothèse à vérifier

Becquerel observe que des sels d’uranium impressionnent une plaque photographique, même dans l’obscurité. Il modifie son hypothèse à partir de ses observations.

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DES PREUVES

Des recherches collectives

Les résultats sont vérifiés et approfondis par plusieurs scientifiques, au fil d’expériences répétées.

03 · Fission et fusion nucléaires

Deux transformations du noyau qui peuvent libérer une grande quantité d’énergie.

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La fission

Un noyau lourd se divise en deux noyaux plus légers. La réaction peut libérer de l’énergie et des neutrons.

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La fusion

Deux noyaux légers s’assemblent pour former un noyau plus lourd, en libérant de l’énergie dans certaines conditions.

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Le point commun

Dans les deux cas, une petite partie de la masse est convertie en énergie, selon la relation d’Einstein E = mc².

Pour reconnaître une réaction : si des noyaux s’assemblent, c’est une fusion ; si un noyau lourd se sépare, c’est une fission.

04 · Les étoiles fabriquent des éléments

Le cœur des étoiles est un milieu extrêmement chaud et dense.

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La fusion au cœur des étoiles

La température et la pression permettent à des noyaux légers de fusionner. Ces réactions produisent de l’énergie et participent à la formation de nouveaux éléments chimiques. Les éléments les plus lourds se forment par différents processus stellaires, notamment lors de certaines explosions d’étoiles et dans d’autres environnements extrêmes.

05 · Des découvertes scientifiques

La science avance par observation, hypothèse, expérimentation et vérification.

1896

Henri Becquerel

Il découvre la radioactivité naturelle en étudiant des sels d’uranium.

ANNÉES SUIVANTES

Marie et Pierre Curie

Ils approfondissent les recherches sur la radioactivité et contribuent à la découverte du polonium et du radium.

UNE DÉMARCHE

Du minerai aux preuves

Le travail sur la pechblende, un minerai riche en uranium, demande de nombreuses étapes et des expériences minutieuses.

À retenir

Les atomes sont constitués de particules. Certains noyaux sont instables et radioactifs. La fission divise un noyau lourd, tandis que la fusion assemble des noyaux légers. Les recherches de Becquerel et des Curie illustrent l’importance de l’observation, des hypothèses et des preuves dans les découvertes scientifiques.