A. Aspect microscopique

Le césium est un métal de la famille des alcalins :

1. Dans quelle colonne de la classification périodique se trouve- t- il ?
2. Utiliser la classification périodique pour déterminer le symbole du noyau de césium 137. Quelle est sa composition ?

Ce type de noyau est instable : il peut se désintégrer en donnant un noyau de baryum 137 et une particule appelée b ^-. Le noyau de césium est appelé noyau père, il donne naissance au noyau de baryum qui est le noyau fils.

3. Utiliser la classification périodique pour déterminer le symbole du noyau de baryum 137. Quelle est sa composition ?

Au cours d’une réaction nucléaire il y a conservation du nombre A de nucléons et conservation de la charge électrique Z.

4. Quel est le nombre de nucléons contenus dans la particule émise ? Quelle est sa charge ?
5. Quelle particule reconnaît-on ? Trouver son écriture en physique nucléaire (faire apparaître son nombre de nucléons en haut, à gauche de son symbole et sa charge en bas à gauche)
6. Ecrire l’équation de la réaction nucléaire correspondante (du type ……. )
7. D’après la composition des noyaux pères et fils, que s’est il passé ?
8. On note le symbole du proton en physique nucléaire et celui du neutron. Donner par une équation nucléaire la transformation observée par le neutron.

    9. Bilan d’une désintégration b ^- : écrire la réaction nucléaire générale d’un noyau père donnant un noyau fils Y.

On utilise un appareil muni d’un compteur Geiger-Muller (C.R.A.B. : compteur de radioactivité alpha et bêta) qui permet de déterminer le nombre de particules reçues par le détecteur pendant un intervalle de temps D t.

La source radioactive est du , radioactive b ^-. Le détecteur est maintenu à environ 10 cm de la source radioactive. On effectue 150 comptages successifs d’une durée D t=1s chacun. Le nombre de fois où on trouve la valeur n_i est notée x_i.

1. Utiliser le tableur d’Open office (clique droit sur l’icône en bas à droite de l’écran puis classeur) afin de construire et compléter un tableau du type :

   

2. Représenter x_i en fonction de n_i par un diagramme en bâtons :

• sélectionner les deux lignes relatives à n_i et x_i puis cliquer sur " insertion " et " diagramme " ;
• cocher " premier ligne comme étiquette " puis suivant ;
• sélectionner le diagramme en colonnes, cocher les données en lignes puis Créer

3. Quelle caractéristique du phénomène de radioactivité ces résultats mettent-ils en évidence ?
4. Quelle est la valeur la plus probable ?
5. Exprimer en fonction de n_i et x_i la valeur moyenne . Compléter votre tableau en calculant le produit n_i.xi puis en déduire la valeur moyenne . (on utilisera la fonction somme( ) du tableur dans les cases Q2 et Q3)
6. Compléter votre tableau afin de déterminer la variance V = .
7. Calculer l’écart type : s =( avec Open office, la fonction racine carrée est RACINE( )). Qu’exprime l’écart type ?
8. 150 nouveaux comptages ont été réalisés dans les mêmes conditions expérimentales. On a obtenu les résultats du tableau ci-dessous. Ajouter aux valeurs obtenues en classe ces résultats puis noter vos observations concernant la valeur moyenne et l’écart type. Conclure.

   nb ni de désintégrations	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
   nb de fois xi	0	9	18	37	46	45	35	26	23	3	3	1	2	2

9. La même expérience est répétée mais cette fois-ci D t=2s. On a obtenu le tableau suivant :