cours de la physique nucléaire smp s5 fsa

cours de physique nucléaire smp5 fsa Agadir

Université Ibn Zohr
Faculté Des Sciences
Département de Physique
Parcoure : physique fondamental (PF)
SMP6
ÉLEMENTS DE PHYSIQUE NUCLEAIRE
Responsable : M. MASSAQ

plan:
I- Introduction
1 - Nomenclature
Figure 1: zone de stabilité des noyaux
2- Densité nucléaire
II- Énergies mises en jeu dans le noyau
Figure 3 : Variation de l'énergie de liaison moyenne en fonction de A
4- Modèle de la goutte liquide (Formule de Von Weizsäcker, 1935)
a) L’énergie de volume av A
b) L’énergie de surface - as A^2/3
c) L’énergie coulombienne
d) L’énergie d’asymétrie
e) L’énergie d’appariement Eapp
Figure 5 : Contribution des différents termes dans l'énergie de liaison.
Il existe des tables donnant des valeurs expérimentales d'énergie de liaison, plus précises que les données de cette figure. Celle-ci illustre les propriétés des différents jeux de paramètres. La contribution des énergies de surface, coulombienne et d'asymétrie, est mise en évidence sur la figure. Ces effets cumulés réduisent l'énergie de volume de presque un facteur 2.
5- Applications élémentaires : paraboles de stabilité
III- Transitions isobariques (β et CE)
1- Emission β-
2- Emission β+
3- La capture électronique (CE)
4- Spectre continu de β
5- Emission gamma
a) Energie d'émission γ
b) Conversion interne
IV- Emission alpha
1- Energie de désintégration
2- Théorie de l'émission α
Figure 6 : L'énergie potentielle et son équivalent en forme de puis carré pour la désintégration α

Chapitre 2 Radioactivité et transformations radioactives
I- Introduction
Figure : Mise en évidence de la charge électrique des trois composantes de la radioactivité (Rutherford 1908)
II- Lois de la décroissance radioactive
2- Désintégration composée ou par embranchement
Figures : Décroissance radioactive en fonction du temps
III- La radioactivité naturelle
IV- la radioactivité artificielle
Figure : Activité de B pendant et après irradiation
V- Datation radioactive

Chapitre 3 RÉACTIONS NUCLÉAIRES : Cas de la diffusion de Rutherford
II- Généralités
1 - Définition
III- Cinématique d’une réaction nucléaire
Exercice : Démontrer la relation ci-dessus.
III- Section efficace d’interaction
1- Définition
2- Section efficace partielle
3- Section efficace différentielle
4- Section efficace différentielle par unité d’angle solide
IV- Diffusion colombienne ou diffusion de Rutherford
1- Historique : La diffusion comme une sonde pour étudier la structure de la matière
2- Paramètre d’impact et distance minimale d’approche
3- Relation entre le paramètre d’impact et l’angle de diffusion dans SCM
4- Section efficace différentielle dans SCM

Chapitre 4 : INTERACTION DU RAYONNEMENT NUCLÉAIRE AVEC LA MATIÈRE
I- INTRODUCTION
1 - Les rayonnements directement ionisants
2- Les rayonnements indirectement ionisants
II- INTERACTION DES PARTICULES CHARGEES AVEC LA MATIERE
1 - Interaction des particules chargées lourdes (proton, deutéron, alpha, ions lourds)
a) Nature de l'interaction
Figure 1 : Transfert d’énergie d’une particule chargée à un électron. b est le paramètre d’impact
b) Pouvoir d'arrêt
c) Expression théorique
Figure 2 : Pouvoir de ralentissement atomique en fonction de l’énergie des protons
d)Notion de parcours
Figure 3 : Courbe de transmission des particules chargées en fonction de l’épaisseur de l’absorbeur
e) Ionisation spécifique - courbe de Bragg
- Courbe de Bragg
- Energie moyenne perdue par paire d'ions créée
Figure 4 : Courbe de Bragg
2- Interaction des électrons
a) Rayonnement de freinage (Bremsstrahlung)
b) Rayonnement Cerenkov
II- INTERACTION DES RAYONNEMENTS ÉLECTROMAGNÉTIQUES AVEC LA MATIÈRE
1 - Effet photoélectrique
Figure 6 : Section efficace photoélectrique par atome pour le plomb
2- Effet de création de paire
3- Effet Compton
Figure 7: Effet Compton
Figure 8 : Distribution en énergie des électrons Compton
4- Importance relative des trois effets
Figure 9 : Importance relative des trois
effets en fonction de l’énergie du photon
incident hν et du numéro atomique du milieu Z.
5- Loi d'atténuation
Figure 10 : Variation des coefficients d’atténuation massiques de l’eau avec l’énergie des photons.
Figure 10 : Variation des coefficients d’atténuation massiques du plomb avec l’énergie des photons.