NUCLÉOSYNTHÈSE

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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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Les processus de la nucléosynthèse

Une réaction nucléaire peut se décrire de façon tout à fait analogue à une réaction chimique avec cette différence qu'elle affecte les noyaux et non les atomes. Deux grandeurs physiques caractérisent toute réaction : la probabilité que celle-ci se produise (en fonction des paramètres physiques du milieu : température, densité, composition, etc.) et la chaleur ou énergie dégagée ou absorbée lorsque celle-ci a eu lieu. Les réactions nucléaires peuvent en effet être exothermiques (si elles libèrent de l'énergie) ou endothermiques (dans le cas contraire).

La probabilité d'une réaction nucléaire se mesure en termes de sections efficaces : la section efficace exprime le nombre de réactions qui se produisent par noyau cible et par unité de temps divisé par le flux de particules incidentes (un flux étant un nombre de particules mesuré par unité de surface et de temps, la section efficace ainsi définie a bien les dimensions d'une surface). L'énergie dégagée ou absorbée au cours de la réaction se calcule par application simple de la relation d'Einstein E = mc2. Soit une réaction A + B → C + D, si la masse des « enfants » C + D est inférieure à celle des « parents » A + B la réaction est exothermique et l'énergie libérée est égale à :

Dans le cas contraire la réaction est endothermique, il faut apporter une énergie minimale égale à :

appelée seuil de la réaction pour que celle-ci se produise effectivement.

Quatre types de réactions nucléaires interviennent dans la nucléosynthèse. Les deux premiers sont exothermiques et consistent en la fusion entre noyaux et l'absorption de neutrons par les noyaux lourds ; les deux autres sont endothermiques : ce sont les réactions de photodésintégration (comme on le verra dans la suite, ces réactions sont inverses des réactions précédentes) et les réactions de spallation.

Formation des éléments chimiques : processus

Formation des éléments chimiques : processus

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Les quatre processus nucléosynthétiques intervenant dans la formation des éléments chimiques : en a, fusion de deux noyaux de carbone aboutissant à un noyau de magnésium avec émission d'énergie rayonnée par l'étoile (sous forme de photons) ; en b, transformation par absorption de... 

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Écrit par :

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

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«  NUCLÉOSYNTHÈSE  » est également traité dans :

BIG BANG

  • Écrit par 
  • Marc LACHIÈZE-REY
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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-    )

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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
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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

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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)

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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

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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

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SALPETER EDWIN ERNEST (1924-2008)

  • Écrit par 
  • Universalis
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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

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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

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Voir aussi

Pour citer l’article

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