Cohésion de la matière et radioactivité

La matière et ses constituants

• Les atomes sont composés d’un noyau constitué des nucléons, les protons et les neutrons, autour duquel tournent les électrons.
• La charge de ces particules élémentaires s’exprime en fonction de la charge élémentaire : $e=1,6\times 10^{-19}C$
• Par convention, le noyau de l’atome est noté $^{A}_{Z}X$.
• On peut déterminer le nombre de neutrons $\text{N}$ en soustrayant $\text{Z}$ à $\text{A}$ : $\text{N}=\text{Z}-\text{A}$
• La masse du noyau est égale au produit du nombre de masse par la masse d’un nucléon : $m_{\text{noy}}=\text{A}\times m_{\text{nuc}}$
• L’atome est globalement électriquement neutre, c’est-à-dire qu’il y a autant de protons dans le noyau ($\text{Z}$) que d’électrons dans le nuage électronique puisqu’ils sont de charges opposées.
• La charge du noyau est égale au produit du numéro atomique par la charge élémentaire : $Q_{\text{noy}}=\text{Z}\times e$
• La charge du nuage électronique est l’inverse de celle du noyau : $Q_{\text{nua}}=-\text{Z}\times e$
• Deux isotopes sont deux éléments qui ont le même numéro atomique mais un nombre de masse différent.
• Lorsqu’un atome perd un ou plusieurs électrons c’est un cation, et l’ion est de charge positive.
• Lorsqu’un atome gagne un ou plusieurs électrons, c’est un anion, et l’ion est de charge négative.

Les interactions fondamentales

• Deux corps $\text{A}$ et $\text{B}$ de masse $m_A$ et $m_B$ séparés par une distance $\text{d}$, s’attirent entre eux du fait de l’interaction gravitationnelle. Cette interaction est représentée par deux forces attractives $\overrightarrow{F_{A/B}}$ et $\overrightarrow{F_{B/A}}$ qui ont :
• la même direction selon la droite ($\text{AB}$) ;
• un sens opposé du corps attiré vers le corps attirant ;
• la même intensité : $\mid\overrightarrow{F_{A/B}}\mid=\mid\overrightarrow{F_{B/A}}\mid=G \cdot \frac{m_{A}\cdot m_{B}}{d^2}$
• Deux corps $\text{A}$ et $\text{B}$ de charge $q_A$ et $q_B$ séparés par une distance $d$, s’attirent entre eux du fait de l’interaction électrostatique. Cette interaction est représentée par deux forces $\overrightarrow{F_{A/B}}$ et $\overrightarrow{F_{B/A}}$ qui ont :
• la même direction selon la droite ($\text{AB}$) ;
• des sens opposés, la force est attractive si les charges sont de signe opposé et répulsive si les charges sont de signe identique ;
• la même intensité : $\mid\overrightarrow{F_{A/B}}\mid=\mid\overrightarrow{F_{B/A}}\mid=k\cdot \frac{\mid q_{A}\cdot q_{B}\mid }{d^2}$
• L’interaction forte est une interaction de forte intensité, de très faible portée (10^-15 m) et qui s’exerce entre nucléons : elle permet la cohésion du noyau en s’opposant aux interactions électrostatiques répulsives entre protons.
• L’interaction faible est une interaction de faible intensité et de très faible portée (10^-18 m) et s’exerce entre nucléons.