Isotopethumb|upright=1.2|Quelques isotopes de l'oxygène, de l'azote et du carbone. On appelle isotopes (d'un certain élément chimique) les nucléides partageant le même nombre de protons (caractéristique de cet élément), mais ayant un nombre de neutrons différent. Autrement dit, si l'on considère deux nucléides dont les nombres de protons sont Z et Z, et les nombres de neutrons N et N, ces nucléides sont dits isotopes si Z = Z et N ≠ N.
Chimie nucléaireLa chimie nucléaire est une sous-catégorie de la chimie traitant de la radioactivité, des radioéléments, des processus et des propriétés nucléaires. Elle peut être divisée en cinq sous-parties. C’est la chimie des éléments radioactifs (éléments chimiques dont tous les isotopes sont radioactifs) tels que les actinides, le technétium, le radium ou le radon, cette chimie étant associée à des équipements spéciaux (tels que les réacteurs nucléaires ou autres...) conçus pour exécuter des processus nucléaires.
Barrière coulombienneEn physique nucléaire, la barrière coulombienne entre deux noyaux atomiques en interaction résulte de la compétition entre deux forces : la force de répulsion électrostatique entre les protons (selon la loi de Coulomb), qui est à longue portée (théoriquement jusqu'à l'infini), et la force nucléaire entre les nucléons (neutrons et protons), qui est fortement attractive mais à courte portée (de l'ordre du femtomètre). Cette barrière détermine les propriétés des processus de fusion et de fission des noyaux atomiques.
Réaction triple alphavignette|Vue schématique d'une réaction triple alpha. En astrophysique, la réaction triple alpha désigne un ensemble de réactions de fusion nucléaire convertissant trois particules α (noyaux d') en noyau de carbone. Les étoiles âgées accumulent de l'hélium en leur cœur comme produit de la chaîne proton-proton. Alors que cet hélium s'accumule, il tend à fusionner avec d'autres noyaux d'hydrogène (protons) ou d'hélium (particules α) pour produire des nucléides très instables qui se désintègrent instantanément en noyaux plus petits.
Fusion nucléairevignette|Le Soleil est une étoile de la séquence principale, dont l'énergie provient de la fusion nucléaire de noyaux d'hydrogène en hélium. En son cœur, le Soleil fusionne de tonnes d'hydrogène chaque seconde. La fusion nucléaire (ou thermonucléaire) est une réaction nucléaire dans laquelle deux noyaux atomiques s’assemblent pour former un noyau plus lourd. Cette réaction est à l’œuvre de manière naturelle dans le Soleil et la plupart des étoiles de l'Univers, dans lesquelles sont créés tous les éléments chimiques autres que l'hydrogène et la majeure partie de l'hélium.
Physique nucléairevignette|Diagramme N-Z qui représente les isotopes pour chaque atome en physique nucléaire. La physique nucléaire est la science qui a pour objet l'étude du noyau atomique et des interactions dont il est le siège, c'est-à-dire l'étude du noyau atomique en tant que tel (par l'élaboration d'un modèle théorique décrivant son état fondamental, ses différents modes d'excitation et de désexcitation), mais aussi de la façon dont il interagit avec des particules élémentaires comme le proton ou les électrons, ou avec d'autres noyaux.
E=mc2L'équation (lire « E égale m c carré » ou « E égale m c deux ») est une formule d'équivalence entre la masse et l'énergie, rendue célèbre par Albert Einstein dans une publication en 1905 sur la relativité restreinte. Cette relation signifie qu'une particule de masse m isolée et au repos dans un référentiel possède, du fait de cette masse, une énergie E appelée énergie de masse, dont la valeur est donnée par le produit de m par le carré de la vitesse de la lumière dans le vide (c).
TritiumLe tritium (/tʁi.sjɔm/ ou /tʁi.tjɔm/), noté H ou T, est l'isotope de l'hydrogène dont le nombre de masse est égal à 3 : son noyau atomique, appelé triton, compte et avec un spin 1/2+ pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Il a été mis en évidence en 1934 par Ernest Rutherford, dans la réaction de fusion nucléaire . À la différence du protium H et du deutérium H, ce nucléide est radioactif et se désintègre en (He) avec une demi-vie de .
NeutronLe neutron est une particule subatomique de charge électrique nulle. Les neutrons sont présents dans le noyau des atomes, liés avec des protons par l'interaction forte. Alors que le nombre de protons d'un noyau détermine son élément chimique, le nombre de neutrons détermine son isotope. Les neutrons liés dans un noyau atomique sont en général stables mais les neutrons libres sont instables : ils se désintègrent en un peu moins de 15 minutes (880,3 secondes). Les neutrons libres sont produits dans les opérations de fission et de fusion nucléaires.
Isomérie nucléaireL’isomérie nucléaire est le fait qu'un même noyau atomique puisse exister dans des états énergétiques distincts caractérisés chacun par un spin et une énergie d'excitation particuliers. L’état correspondant au niveau d'énergie le plus bas est appelé état fondamental : c'est celui dans lequel on trouve naturellement tous les nucléides. Les états d'énergie plus élevée, s'ils existent, sont appelés isomères nucléaires de l'isotope considéré ; ils sont généralement très instables et résultent la plupart du temps d'une désintégration radioactive.
Réaction en chaîneUne réaction en chaîne est une réaction dans laquelle un des agents nécessaires à la réaction est produit lui-même par la réaction, entraînant la poursuite de la réaction. réaction en chaîne nucléaire : dans une réaction de fission nucléaire, un neutron cause une fission d'un atome fissile produisant un plus grand nombre de neutrons qui à leur tour causent d'autres fissions. réaction chimique en chaîne est une réaction chimique durant laquelle un ou plusieurs réactifs intermédiaires (fréquemment des radicaux) sont continuellement régénérés, généralement dans un cycle répétitif d'étapes élémentaires (l'étape de propagation).
Énergie de liaisonL'énergie de liaison d'un système de corps en interaction (atomes ou particules) est l'énergie nécessaire pour le dissocier. En chimie et en physique atomique l'énergie de liaison, dite aussi chaleur d'atomisation ou enthalpie de liaison, a pour origine l'interaction électromagnétique. En physique nucléaire l'énergie de liaison a pour origine l'interaction forte (notamment, entre quarks) et à un moindre degré l'interaction faible (pour les nucléides radioactifs β). Énergie de liaison (chimie) Énergie de dis
Isotope fissileUn isotope fissile est un élément chimique dont le noyau atomique peut subir une fission nucléaire sous l'effet d'un bombardement par des neutrons thermiques ou rapides. Le seul isotope fissile naturel par des neutrons thermiques est l', les autres étant produits artificiellement. Le terme « fissible », à l'emploi moins répandu, renvoie à des isotopes susceptibles de fissionner uniquement sous l'effet d'un bombardement de neutrons rapides.
Transmutationvignette|redresse=1.2|Le Soleil est un réacteur à fusion naturel qui transmute les éléments légers en éléments plus lourds grâce à la nucléosynthèse stellaire, une forme de fusion nucléaire. La transmutation de la matière est la transformation d'une substance en une autre. En physique nucléaire, la transmutation (ou mue atomique) est la transformation d'un élément chimique en un autre par une modification de son noyau atomique. Elle est aussi appelée transmutation nucléaire.
NucléideLe nucléide désigne, pour les atomes, leur noyau atomique caractérisé par leur nombre de protons et de neutrons ainsi que par leur état d'énergie nucléaire ; à un nucléide correspond l'ensemble des atomes ayant des noyaux identiques. Le nucléide se différencie de l'isotope, qui n'est identifié que par son nombre de protons et de neutrons ; il peut exister plusieurs nucléides pour un même isotope. Le mot « nucléide », forgé à partir du latin , a été proposé en anglais (nuclide) par Truman P. Kohman en 1947.
Fission spontanéeLa fission spontanée est une forme de désintégration radioactive caractéristique des isotopes très lourds au cours de laquelle un noyau lourd se divise, sans apport d'énergie extérieur, en au moins deux noyaux plus légers. Le premier processus de fission nucléaire à avoir été découvert est la fission induite par neutrons. Cette observation a été annoncée en décembre 1938 par Otto Hahn et Fritz Strassmann. Une description théorique de la fission est proposée par Niels Bohr et John Wheeler 6 mois plus tard, en juin 1939.
Particule αLes particules alpha (ou rayons alpha) sont une forme de rayonnement émis, principalement, par des noyaux instables de grande masse atomique. Elles sont constituées de deux protons et deux neutrons combinés en une particule identique au noyau d' (hélion) ; elles peuvent donc s'écrire 4He2+. La masse d'une particule alpha est de , ce qui équivaut à une énergie de masse de . Radioactivité α Les particules alpha sont émises par des noyaux radioactifs, comme l'uranium ou le radium, par l'intermédiaire du processus de désintégration alpha.
Carbone 14Le carbone 14, noté C, est l'isotope du carbone dont le nombre de masse est égal à 14 (c'est un isobare de la forme la plus commune de l'azote) : son noyau atomique compte et avec un spin 0+ pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . Le a longtemps été le seul radioisotope du carbone à avoir des applications. Pour cette raison, il était appelé radiocarbone. Un gramme de carbone 14 pur présente une activité de .
Modèle en couchesEn physique nucléaire, le modèle en couches est un modèle du noyau atomique fondé sur le principe d'exclusion de Pauli pour décrire la structure nucléaire sous l'angle des niveaux d'énergie. Ce modèle a été développé en 1949 à la suite des travaux indépendants de plusieurs physiciens, notamment Eugene Paul Wigner, Maria Goeppert Mayer et J. Hans D. Jensen.
Radioactivitévignette|Pictogramme signalant la présence de matière radioactive. (☢) vignette|La maison de Georges Cuvier, au Jardin des plantes de Paris, où Henri Becquerel découvrit la radioactivité en 1896. La radioactivité est le phénomène physique par lequel des noyaux atomiques instables (dits radionucléides ou radioisotopes) se transforment spontanément en d'autres atomes (désintégration) en émettant simultanément des particules de matière (électrons, noyaux d'hélium, neutrons) et de l'énergie (photons et énergie cinétique).
