Les
substances qui nous entourent sont en nombre pratiquement illimité. Par contre,
elles sont formées à l’aide d’une centaine de corps simples ou éléments.
Ces substances résultent du simple mélange de deux ou plusieurs éléments
(ainsi le cuivre et le zinc donnent du laiton) ou, plus souvent, de leur
combinaison chimique. Par exemple l’eau, formée de la combinaison d’hydrogène
et d’oxygène.
L'élément
représente le corps simple à l'état atomique. Il est constitué d'un noyau et
d'électrons dont le nombre est lié à la structure du noyau.
Le
noyau comporte deux sortes de particules : les
protons et les
neutrons.
C’est cet ensemble protons-neutrons, les nucléons, qui est l’élément
constitutif unique de tous les éléments. Changer le nombre de nucléons ce
sera obtenir un nouvel élément.
Le diamètre de l’atome est de l’ordre du dix-millionième de millimètre et celui du noyau 100 000 fois plus petit.
Ce modèle simple de noyau atomique, formé de protons et de neutrons, est suffisant pour apporter des réponses satisfaisantes aux questions qui se posent en radioactivité. Mais la physique nucléaire attribue au noyau une structure beaucoup plus complexe : ces nucléons ne sont pas des particules simples (ou élémentaires), puisqu'ils sont formés d'autres particules, les quarks, qui, à leur tour, ne sont pas non plus des particules simples.
Jusqu'à présent, de nombreuses particules constitutives du noyau ont été identifiées : fermions, leptons, quarks, mésons, baryons, neutrinos, antineutrinos...
Le proton est constitué de deux quark u (up) et d'un quark d (down)
C'est
à partir
des propriétés du noyau de l’atome qu’on réalise la fission et la
fusion. En bombardant un noyau d’élément lourd (uranium ou plutonium) avec
des neutrons, on peut obtenir la cassure, ou la fission, de ce noyau. Une énorme
quantité d’énergie est libérée et il y a expulsion de neutrons. Ces
neutrons peuvent à leur tour fissionner d’autres noyaux. C’est la réaction
en chaîne qui a conduit à la bombe atomique. Toutefois, on peut ralentir et contrôler
la réaction en chaîne en absorbant les neutrons. on obtient alors une pile atomique.
La pile atomique, ou réacteur
nucléaire fournit de la chaleur, qui sera transformée en énergie motrice
ainsi que du plutonium qui sera utilisé par exemple lors de la réalisation de bombes
atomiques. On peut obtenir également des radioéléments
ou radio-isotopes.
Dans le phénomène de fission, on casse le noyau d’un élément lourd,
alors
que dans
la
fusion , on réunit les noyaux d’éléments légers (deutérium, tritium).
Pour obtenir les températures considérables nécessaires à la fusion, de l’ordre du million de degrés, on peut employer une bombe atomique de fission, c’est ce qui conduit à l’appellation de bombe thermonucléaire.
