NUCLÉOSYNTHÈSE

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Nucléosynthèse, J. Audouze

Nucléosynthèse, J. Audouze
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Abondance des éléments par rapport au silicium

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Formation des éléments chimiques : processus

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Processus

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On appelle nucléosynthèse l'ensemble des processus nucléaires qui sont à l'origine de la composition chimique de la matière qui constitue l'Univers observable. On sait depuis le xixe siècle, grâce aux travaux du chimiste russe Dmitri Mendeleïev, que la matière observable est constituée d'environ quatre-vingt-dix éléments chimiques différents allant depuis le plus léger, l'hydrogène, dont le noyau est constitué d'un seul proton, jusqu'à l'uranium dont le noyau comprend 92 protons et 146 neutrons pour l'uranium 238 et 92 protons et 144 neutrons pour l'uranium 236 (ces deux isotopes de l'uranium ont la durée de vie la plus longue, respectivement de 4,5 . 109 ans et de 109 ans). Des éléments plus lourds que l'uranium peuvent ou ont pu exister dans la nature, comme le plutonium par exemple, mais leur durée de vie est si courte qu'ils ne peuvent être observés qu'au laboratoire. Les différents éléments chimiques que l'on peut trouver dans une roche terrestre, dans le spectre du Soleil, d'une étoile ou d'une galaxie, représentent chacun des fractions très variables de l'échantillon considéré : certains éléments comme l'hydrogène ou l'hélium, éléments les plus légers, se trouvent en très grande quantité dans l'ensemble de la matière observable à l'exception des roches des planètes telluriques (Mercure, Vénus, Terre et Mars) et des satellites des planètes. En effet, en raison de leur faible masse atomique, l'hydrogène et l'hélium ont pu s'échapper de ces astres, dont la masse n'est pas assez grande pour les retenir par effet de gravité. D'autres éléments au contraire sont extrêmement rares : l'or par exemple est dix mille fois moins abondant que le fer ! La figure montre la courbe des abondances « universelles » qui fournit une très bonne approximation de la composition chimique de la matière observable dans l'Univers. On remarque en effet que la plupart des étoiles constituant le disque des galaxies comme la nôtre ont [...]

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Écrit par :

  • : directeur de recherche au C.N.R.S., Institut d'astrophysique de Paris

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Autres références

«  NUCLÉOSYNTHÈSE  » est également traité dans :

BIG BANG

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
  •  • 2 530 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Accélération de l'expansion de l'Univers »  : […] Contrairement aux autres, ces éléments n'ont pu être fabriqués dans les étoiles. Seule une phase de nucléosynthèse dans les premiers moments, très denses et très chauds, du big bang peut rendre compte de leur présence. Les calculs effectués dans le cadre du big bang donnent effectivement les bonnes valeurs. En outre, cette confrontation entre […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/big-bang/#i_49107

BURBIDGE E. MARGARET (1919-    )

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 780 mots

Dans les années 1950, Margaret Burbidge mène des recherches sur les spectres stellaires. Avec ceux de son mari Geoffrey Burbidge, de l'Américain William Fowler et du Britannique Fred Hoyle, ses travaux conduisent à la formulation de la théorie de la nucléosynthèse dite « B2FH […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/e-margaret-burbidge/#i_49107

BURBIDGE GEOFFREY R. (1925-2010)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 346 mots

une licence à l'université de Bristol en 1946, puis un doctorat en physique théorique au University College de Londres en 1951. Six ans plus tard, il signe avec son épouse, l'astronome E. Margaret Burbidge, et deux autres collègues, William A. Fowler et Fred Hoyle, un article décisif, le célèbre « B2FH » (du nom de ses auteurs), expliquant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/geoffrey-r-burbidge/#i_49107

COSMOLOGIE

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
  •  • 9 328 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « L'Univers primordial »  : […] avons déjà dit, qu'à la recombinaison. De fait, en remontant plus loin encore dans le passé, les structures de plus en plus élémentaires – les noyaux d'atomes, ou même les particules qui les constituent – n'existaient même pas. La fabrication des noyaux d'atomes les plus légers – la nucléosynthèse primordiale – est une étape des plus importantes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cosmologie/#i_49107

FOWLER WILLIAM (1911-1995)

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 719 mots

les éléments plus lourds que l'on trouve sur la Terre, du carbone à l'uranium, furent synthétisés au cœur des étoiles (qui naquirent et vieillirent) avant d'être dispersés dans la Voie lactée, et cela bien avant que notre système solaire ne se forme. Le but de l'astrophysique nucléaire est donc d'abord de comprendre les réactions de synthèse […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/william-fowler/#i_49107

HOYLE FRED (1915-2001)

  • Écrit par 
  • Marek A. ABRAMOWICZ
  •  • 2 830 mots

Dans le chapitre « La nucléosynthèse »  : […] théorie de l'état stationnaire, va apporter des contributions fondamentales au modèle standard, contributions qui concernent principalement la nucléosynthèse : comment les éléments chimiques ont-ils été produits à partir de l'hydrogène ? Deux questions se posent : comment s'est formé l'hélium ? d'où proviennent les éléments plus lourds que l'hélium […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/fred-hoyle/#i_49107

INTERACTIONS (physique) - Interaction électrofaible

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 110 mots
  •  • 4 médias

phénomènes de transmutation soient compris comme le résultat d'une force fondamentale qui agit au niveau des quarks, des électrons et des neutrinos. Tout laisse à penser que l'interaction faible déclenche le processus de nucléosynthèse stellaire, qui est à l'origine de la fabrication d'énergie par les étoiles, et en particulier par le Soleil […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-interaction-electrofaible/#i_49107

MÉTÉORITES

  • Écrit par 
  • Mireille CHRISTOPHE MICHEL-LEVY, 
  • Paul PELLAS
  •  • 14 746 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Intervalles de formation »  : […] . Ces radionucléides, formés par différents processus nucléosynthétiques dans le milieu galactique, ont été, à partir d'un certain instant, stockés dans les météorites, et leurs produits de filiation retenus dans les cristaux. Si la radioactivité de ces isotopes est aujourd'hui éteinte, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/meteorites/#i_49107

NICKEL

  • Écrit par 
  • Jacques GRILLIAT, 
  • Bernard PIRE, 
  • Michel RABINOVITCH, 
  • Jacques SALBAING
  •  • 4 771 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « L'isotope 78 du nickel  »  : […] nobles tels l'argon ou le néon dont toutes les couches électroniques sont complètes). Son grand intérêt scientifique vient de son extrême importance dans les processus de nucléosynthèse des éléments plus lourds que le fer. On pense en effet que le processus dominant, appelé processus r (pour rapide), est un enrichissement […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nickel/#i_49107

NOVAE ET SUPERNOVAE

  • Écrit par 
  • Jean AUDOUZE
  •  • 3 502 mots
  •  • 9 médias

Dans le chapitre « Les supernovae »  : […] à l'enrichissement du milieu interstellaire en éléments chimiques engendrés par la nucléosynthèse stellaire. Cette fonction est maintenant bien établie : les satellites d'astronomie X ont observé plusieurs restes de supernovae, dont celui de Cassiopeia A, et ont montré que ces restes étaient fortement enrichis en éléments chimiques tels l'oxygène […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/novae-et-supernovae/#i_49107

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Les principes physiques

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 3 109 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Application astrophysique »  : […] à la formation d'éléments plus lourds, jusqu'au fer. Si les grandes lignes de cette nucléosynthèse sont maintenant bien comprises, un certain nombre d'énigmes demeurent et font l'objet de recherches intensives. La compréhension théorique des noyaux instables reste insuffisante et l'étude des processus de fusion de noyaux à […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-les-principes-physiques/#i_49107

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes

  • Écrit par 
  • René BIMBOT, 
  • René LÉTOLLE
  •  • 5 429 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Abondance naturelle »  : […] 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 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleaire-physique-isotopes/#i_49107

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

  • Écrit par 
  • Jean-Eudes AUGUSTIN, 
  • Michel PATY, 
  • Bernard PIRE
  •  • 16 246 mots
  •  • 13 médias

Dans le chapitre « Nucléosynthèse et neutrinos solaires »  : […] Les réactions de nucléosynthèse se produisant dans les étoiles s'accompagnent de l'émission de neutrinos d'énergies caractéristiques résultant de la désintégration β des radionuclides produits […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_49107

RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons gamma cosmiques

  • Écrit par 
  • François LEBRUN, 
  • Robert MOCHKOVITCH, 
  • Jacques PAUL
  •  • 8 032 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Les résultats »  : […] s'étendant depuis le domaine radio jusqu'à celui des rayons gamma de basse énergie. Parmi les éléments radioactifs synthétisés en abondance lors de l'explosion de l'étoile, le titane 44 (44Ti) a un temps de vie – 86 ans – suffisamment long pour être encore actif lorsque l'enveloppe de la supernova devient transparente au […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-gamma-cosmiques/#i_49107

SALPETER EDWIN ERNEST (1924-2008)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 240 mots

de physique à l'université de Birmingham (Royaume-Uni) et entre à l'université Cornell (États-Unis), où il fera toute sa carrière. En 1951, il suggère qu'à l'intérieur des étoiles vieilles le carbone est synthétisé par une réaction de fusion nucléaire, dite « triple alpha » : deux noyaux d'hélium (ou particule alpha) fusionnent en donnant […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/edwin-ernest-salpeter/#i_49107

STELLAIRES ASSOCIATIONS

  • Écrit par 
  • Thierry MONTMERLE
  •  • 6 533 mots
  •  • 12 médias

structure spirale de la Galaxie. Il convient également de mentionner le rôle important joué par les associations OB dans la nucléosynthèse, c'est-à-dire la fabrication des éléments à partir de l'hydrogène, par réactions nucléaires dans les étoiles. Les objets quelque peu « exotiques » que l'on rencontre, entre autres, dans les […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/associations-stellaires/#i_49107

TECHNÉTIUM

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 2 094 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Isolement et propriétés du technétium »  : […] , ce qui a constitué un argument décisif en faveur de la théorie selon laquelle la nucléosynthèse (c’est-à-dire la production d’éléments lourds lors de processus nucléaires) a lieu à l’intérieur de ces étoiles. De fait, le technétium est un produit de fission habituel dans les réacteurs nucléaires, d’où il peut être isolé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/technetium/#i_49107

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Pour citer l’article

Jean AUDOUZE, « NUCLÉOSYNTHÈSE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/nucleosynthese/