Réaction nucléaire
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La matière est formée d'atomes (Indivisible en grec). Les atomes sont composés de protons, de neutrons et d'électrons. Le nombre de protons est le même que le nombre d'électrons (si ce n'est pas le cas on dit qu'il est ionisé) et la somme des neutrons et des protons donne le nombre de masse (ex: uranium 235=96 protons et 139 neutrons). Les protons et les neutrons se retrouvent tous au centre de l'atome et les électrons gravitent en nuage électronique. Les électrons sont responsables de toutes les réactions chimiques. Les noyaux n'interviennent pas lors des réactions chimiques mais sont responsables des réactions nucléaires.
Forces
L'univers est régi par quatre forces:
- La force nucléaire forte a un rayon d'action très réduit autour du noyau de l'atome, environ 10^-15 m (0.000000000000001 m) et est responsable de la cohésion du noyau (elle retient les protons collés ensemble). C'est la plus puissante des quatre forces fondamentales. Une des théories actuelles définit la force nucléaire par l'échange de particules appelées gluons
- La force nucléaire faible est 10^12 fois moins puissante que la force nucléaire forte (100000000000 X) et est responsable de la désintégration de certains noyaux radioactifs (ces désintégrations produisent des neutrons qui voyagent à haute vitesse et qui interagissent avec l'ADN et le brisent, ce qui peut entraîner le cancer ou une autre mutation de la cellule)
- La force électro-magnétique est cette force qui retient vos décorations sur votre réfrigérateur. Elle agit sur un rayon modéré et avec une force moyenne. Comme sur un aimant qui possède deux pôles, un positif et un négatif, les protons de l'atome sont positifs et les électrons sont négatifs (les neutrons sont... neutres). Ce qui retient les protons au centre des atomes c'est la force nucléaire forte qui est plus puissante que la force électromagnétique (les protons sont positifs et des charges positives se repoussent, essayez-le avec un aimant).
- La force gravitationnelle est cette force qui vous retient au sol. C'est la plus faible mais celle dont le rayon d'action est le plus grand (c'est cette force qui maintient les galaxies unies!). Il existe une formule simple pour calculer f = (GMm) / d2 G= cts gravitationnelle soit 6*10^-11, M= masse du premier, m=masse du deuxième et d=distance entre les deux masses (de leur centre de masse)
Le soleil
le soleil est une énorme explosion thermo-nucléaire, mais ne vous inquiétez pas, cette explosion est contenue pas la force gravitationnelle.Regardons ce qui ce passe au sein du soleil pour comprendre ce qu'est une réaction nucléaire. Il existe deux types de réaction, la fission et la fusion, la fission consiste à séparer le noyau de l'atome (séparer les protons et les neutrons entre eux) et la fusion est le fait d'associer deux noyaux pour former un nouveau noyau. Tous les éléments sont formés ainsi; je m'explique, à l'origine de l'univers, il n'y avait que de l'hydrogène mais les réactions au cœur des étoiles forment tous les autres éléments jusqu'au fer, les éléments plus lourds sont formés par un autre procédé que je n'expliquerai pas ici. Sachez que la fusion produit beaucoup plus d'énergie (Les premières bombes nucléaires fissionnaient des atomes d'uranium, mais aujourd'hui les bombes nucléaires fusionnent des atomes hydrogène, bombe H, ces bombes sont beaucoup plus puissantes et destructrices). Dans notre soleil, du fait des très hautes températures qui y règnent, les particules sont très agitées et possèdent énormément d'énergie cinétique (vitesse). Du fait de la grande vitesse des atomes, les atomes ne peuvent exister sous forme normale car les électrons refusent de 'graviter' autour .(imaginez que la terre est le noyau et que la lune est un électron; si on chauffe la terre (soyez imaginatif) elle se mettra à vibrer. Plus on chauffe, plus elle vibre fort, ces vibrations deviendront si fortes que la lune ne pourra plus tourner autour, on dira donc que la terre est ionisée). Malgré qu'ils se dirigent les uns vers les autres, les noyaux ne s'entrechoquent pas car la force électromagnétique les repousse (les noyaux sont tous les deux positifs). Mais si on augmente la températures, les noyaux gagnent de la vitesse et lors des chocs, ils se raprochent toujours de plus en plus, jusqu'à ce que les noyaux entrent en contact et que la force nucléaire forte prend le relais, mais comme elle est des milliers de fois plus puissante que la force electromagnétique, les noyaux se lient entre eux et forment un seul atome. La propriété remarquable de cette réaction réside dans le fait que la masse du noyau est légèrement inférieure à la somme des masses des deux protons du début de la réaction. La réaction nucléaire de fusion s'accompagne donc d'une perte de masse. Or, Einstein montra par la théorie de la relativité que la masse peut se transformer en énergie et que l'énergie peut se transformer en masse selon la célèbre formule E = MC2 qui énonce que l'énergie est égale au produit de la masse par le carré de la vitesse de la lumière. La perte de masse de la réaction citée plus haut correspond à une libération d'énergie. C'est ainsi qu'en transformant une fraction de sa masse que notre Soleil trouve les ressources qui lui sont nécessaires. Cette méthode est beaucoup plus efficace que les réactions chimiques ou la contraction Kelvin-Helmholtz. Elle permet à une étoile comme la nôtre de briller pendant 10 milliards d'années.