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Version du 23 mars 2010 à 20:34

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Le noyau
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Leçon : Structure de l'atome
Chap. préc. :L'électron
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Structure de l'atome/Noyau
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Le noyau : protons et neutrons

Il a été mis en évidence par Ernest Rutherford (élève de J.J. Thomson) en 1911 qui a bombardé une feuille d'or très fine (0,1 µm) avec des noyaux d'hélium. Le faisceau du noyau traverse la feuille sans subir d'atténuation ou presque : seule une faible partie des noyaux est déviée.

Rutherford postula que la masse de l'atome se trouvait concentrée en un volume assimilable à une sphère, le noyau atomique, de rayon très petit par rapport au rayon atomique, de l'ordre de . La matière a donc une structure très largement lacunaire. Pour cette raison, ce modèle se trouve d'abord rejeté.

Le proton

Mise en évidence du proton.

Il a été mis en évidence par Eugen Goldstein en 1886 dans les rayons canaux et identifié, suite aux travaux de Perrin avec un de ses étudiant, Max Wien en 1901. On provoque une décharge électrique dans un gaz raréfié, le dihydrogène . Les électrons accélérés par la différence de potentiel ionisent des atomes d'hydrogène en formant des noyaux ou protons. Le faisceau du proton est observé à l'arrière de la cathode si on a aménagé un canal, d'où le nom.


De ces expériences, on a tiré la charge du proton : et sa masse , soit 1836

Le neutron

Mise en évidence du neutron.

Il a été mis en évidence par James Chadwick (élève de Rutherford) en 1932.

Le bombardement d'une cible de béryllium par des noyaux d'hélium émet des neutrons : .


Ceux ci n'ont pu être détectés que suite à leur action sur de la paraffine : cela a provoqué l'expulsion de protons détectés par un compteur Geiger.


Le rayon issu du béryllium n'étant pas dévié par des champ électriques et magnétiques il ne pouvait s'agir que d'un rayonnement électromagnétique ou d'un faisceau de particules neutres.


Chadwick mesura les énergies cinétiques des neutrons expulsés et mesura la masse de la particule incidente.

Propriétés

Le noyau


Le neutron


Le proton



Remarque : Deux noyaux avec des nombres de protons identiques mais des nombres de neutrons différent sont des isotopes. Ils appartiennent au même élément chimique. Les réactions nucléaires font appel aux propriétés des noyaux et peuvent différer d'un isotope à l'autre.

Exercice

Image logo représentative de la faculté Faculté de Physique Faites ces exercices : l'électron et le noyau.