NUCLÉAIRE (PHYSIQUE)Isotopes

Isotopes naturels et artificiels

Abondance naturelle

Le terme « abondance » s'applique au cas d'un élément ayant plusieurs isotopes stables ou radioactifs naturels primaires et désigne les proportions relatives de chacun d'entre eux dans un échantillon donné. Mais il faut distinguer de la notion d'abondance isotopique ainsi définie une autre notion également importante qui est le nombre d'isotopes stables pour un élément donné. Ce nombre, qui va de 0 (pour les éléments technétium, prométhéum et tous les éléments de numéro atomique Z supérieur à 83) à 10 dans le cas de l'étain (Z = 50), dépend exclusivement de la stabilité des édifices nucléaires constitués à partir du même nombre Z de protons. En particulier, il est nettement plus grand pour les éléments de Z pair et s'accroît encore pour des valeurs particulières de Z, dites magiques (Z = 2, 8, 20, 28, 50, 82) conformément aux effets bien connus en physique nucléaire.

Les abondances isotopiques observées dans la nature s'expliquent par l'histoire des échantillons examinés, en particulier par la façon dont les éléments ont été formés, ou nucléosynthèse. Les abondances isotopiques, de même que l'abondance relative des éléments, servent donc de test aux théories de la synthèse des éléments.

On admet généralement que cette synthèse se produit au sein des étoiles. Dans les étoiles de première génération, composées principalement d'hydrogène et d'hélium, sont synthétisés les éléments légers. Les réactions nucléaires intervenant sont principalement la capture de proton ou de particule alpha, ce qui favorise la production des isotopes les plus légers de chaque élément, conformément à ce qui est observé dans la nature (92 p. 100 pour ²⁸Si, 4,7 p. 100 pour ²⁹Si, 3 p. 100 pour ³⁰Si). Les éléments lourds sont formés par captures successives de neutrons dans les étoiles dites de seconde génération, qui se condensent à par [...]

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