De l atome aux particules
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De l’atome aux particules. Interactions Fondamentales en Physique et en Astrophysique Département d’Astrophysique, de Géophysique et d’Océanographie Université de Liège. Jean-René Cudell Alice Dechambre Denis Fontaine Jérémie Gillet. Cédric Lorcé Alexandre Payez Sophie Pedoux. Atomes.

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De l’atome aux particules

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Presentation Transcript


De l atome aux particules

De l’atome aux particules

Interactions Fondamentales en Physique et en Astrophysique

Département d’Astrophysique, de Géophysique et d’Océanographie

Université de Liège

Jean-René Cudell

Alice Dechambre

Denis Fontaine

Jérémie Gillet

Cédric Lorcé

Alexandre Payez

Sophie Pedoux


Atomes

Atomes


Atomes d couverte

Atomes : découverte

Si on coupe des molécules :

  • On ne perd pas de masse (Lavoisier)

  • On garde les mêmes proportions qui sont des rapports d’entiers (Proust)

    Dalton (1803): les substances chimiques sont constituées d’entités universelles et un nombre entier d’atomes forme les molécules


L atome contemporain

L’atome contemporain

Gerd Bining

Heinrich Rohrer

1980

Na, Xe sur Cu

Palladium


Electron d couverte

Electron : découverte

Thomson (1897): mH/me=2000


Noyaux d couverte

Noyaux : découverte

Rutherford

(1909)


L atome plan taire

L’atome planétaire

Bohr

(1913)


Noyaux

Noyaux

Protons? Électrons?

Par ex. : pour H, noyau=1 proton


Piste les isotopes

Piste : les isotopes

Les rapports de masse ne sont pas constants.

Beaucoup d’éléments correspondent à des atomes de masses différentes avec les mêmes propriétés chimiques : isotopes


D couverte du neutron

Découverte du neutron

Chadwick

(1932)


De l atome aux particules

  • Les isotopes sont des noyaux qui n’ont pas le même nombre de neutrons !

  • Nombre de protons=nombre d’électrons

  • Les neutrons servent à éloigner les protons

  • Trop de neutrons, trop de protons, ou des noyaux trop gros mène à une instabilité


De l atome aux particules

Expérience

1


Radioactivit s

Radioactivités

Une particule bêta est un électron : Q=-1

Une particule alpha est un noyau d’hélium : Q=+2

Le rayonnement gamma est similaire aux rayons X : Q=0


La radioactivit quotidienne

La radioactivité quotidienne

  • Un rayonnement qui interagit fort n’est pas dangereux s’il est à l’extérieur.

  • C’est l’absorption de substances radioactives (comme le césium et le strontium) qui est dangereuse.

  • Notre corps contient environ 500000 désintégrations/heure


De l atome aux particules

Alpha

Un noyau qui est trop gros peut devenir plus stable en éjectant autant de neutrons que de protons

(noyaux d’hélium)


B ta moins

Bêta moins

Pauli

(1930)

neutron → proton+électron+antineutrino

Un noyau qui a trop de neutrons les change en protons par désintégration beta -


De l atome aux particules

Bêta plus

proton lié → neutron+positon+neutrino

Un noyau qui a trop de protons les change en neutrons par désintégration bêta +


Gamma

Gamma

Lors d’une désintégration, il arrive que le noyau fille se trouve dans un état

excité et perde son énergie sous forme de rayonnement gamma


Particules et antiparticules

Particules et antiparticules

  • Electron et Positon

  • Neutrino et Antineutrino

  • Photon

P.A.M. Dirac

(1931)

P.A.M. Dirac

(1931)

Toutes identiques, de taille

<1/1000 celle du noyau, universelles, sans états excités.

Leurs interactions forment tout.


Forces

Forces

Les forces entre particules résultent de

l’échange de particules virtuelles

Forte

Electromagnétique

Faible

Gravitation


De l atome aux particules

force

médiateur

agit sur

explique

_

p p e+ e-

Chimie, biologie,

physique atomique

électricité…

g

électromagnétique

_ _

p p n n

_

e+ e- n n

Désintégration bêta, cycle du soleil,

traitements

radiomédicaux

W+, W-

Z0

faible


Microscope in lastique

Microscope inélastique

Les quarks ont

3 charges fortes

différentes

Les médiateurs de

l’interaction forte

sont les gluons


Les extra terrestres

Les extra-terrestres


De l atome aux particules

Rayons cosmiques =

protons, noyaux, gammas, neutrinos

Au niveau du sol, on détecte surtout

des muons, mais aussi des protons

et des neutrons


De l atome aux particules

Expérience

2


De l atome aux particules

Le principe : la sursaturation


En pratique

En pratique

Une particule chargée qui passe perturbe le nuage et crée des gouttes


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