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Phs 4203 - Physique Nucleaire

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Mode de livraison

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  • Mode mixte: en ligne et en présentiel
  • En présentiel


1. Justification

Nous devons étudier la physique nucléaire puisque la connaissance de la physique nucléaire est essentielle à la compréhension de nos vies et du monde physique autour de nous. Nous sommes tous faits de poussières d'étoiles. Les processus comme la création des éléments chimiques ainsi que la production d'énergie dans les étoiles et sur la Terre sont incluses dans les études nucléaires.

La construction de la matière à partir de quark et de leptons, de neutrons, de protons, de deutérons; les noyaux et la désintégration de la matière; l'émission de particules alpha, bêta et gamma; la fission nucléaire, tous sont des phénomènes nucléaires.

Plusieurs processus nucléaires sont utilisés autour de nous; il y a des applications importantes de ces processus dans nos vies :
- L'utilisation de la radioactivité en médecine, dans l'industrie et pour la recherche

  • La résonance magnétique nucléaire (cancer)
  • La sécurité (par exemple, détection de mines)
  • Études fondamentales comme celles sur les propriétés des neutrinos (double désintégration bêta)


- Les applications médicales

  • Traitement du cancer en utilisant les radiations
  • Anciennement, utilisation pour tuer des cellules, par exemple : le radium
  • Utilisation moderne des faisceaux d'ions, par exemple : GSI


- Imagerie médicale

  • IRM (Imagerie par résonance magnétique nucléaire)
  • Tomographie par émission de positrons
  • Imagerie par rayons X, etc.


- L'environnement

  • Datation au radiocarbone, ratio 12C/14C
  • Datation par l'argon gazeux
  • Datation des roches par le Rb-Sr


- La biologie

  • L'archéologie (datation par rapports isotopiques)
  • Utilisation de la radioactivité pour repérer des fluides dans les organes
  • Aspect médico-légal


- Sécurité et industrie

  • Diagraphie des puits de pétrole
  • Détection de matériel explosif, etc.


Des quantités importantes d'énergie sont emprisonnées par la nature dans les noyaux des atomes. L'étude des noyaux atomiques constitue donc la base qui permet de profiter de cette énergie et d'utiliser les radiations émises par les noyaux atomiques. Les concepts étudiés dans le module de physique atomique s'appliqueront au noyau de l'atome dans ce module-ci.

Le module de physique nucléaire vise à :

  • étudier les propriétés générales des noyaux
  • examiner les caractéristiques de la force nucléaire
  • aborder les principaux modèles de noyaux
  • discuter de la désintégration spontanée des noyaux en incluant ceux qui sont éloignés de la vallée de stabilité
  • étudier les réactions nucléaires, en particulier la fission et la fusion
  • aborder les détecteurs
  • discuter des applications pratiques de la physique nucléaire
  • mettre en place des habiletés de résolution de problème dans les domaines mentionnés ci-dessus


De plus, les concepts de niveau d'énergie et de spectre d'émission, qui font partie de la physique atomique, sont aussi utilisés pour expliquer quelques phénomènes observables dans le noyau atomique. Étant donné que la majorité de l'information connue à propos du noyau atomique est obtenue à partir du spectre d'émission du noyau ainsi qu'à partir de l'interaction entre le rayonnement et la matière, il est essentiel d'étudier le noyau atomique en commençant par l'étude de ses propriétés.

2. Pré requis ou connaissances préalables

Pour pouvoir étudier ce module, vous devez avoir complété le module de formation des enseignants en mécanique quantique. Ce dernier est réalisé par l'Université Virtuelle Africaine.

3. Objectifs généraux

Après avoir complété ce module, vous devez être en mesure de :

  • Comprendre les propriétés fondamentales des noyaux et du noyau atomique
  • Décrire la radioactivité et les phénomènes qui y sont reliés
  • Expliquer les diverses interactions entre le rayonnement nucléaire et la matière
  • Comprendre les interactions nucléaires et connaître les particules élémentaires qui sont impliquées dans ces interactions



4. Volume horaire

Le module peut être complété en 120 heures.

5. Matériel didactique

La liste suivante décrit l'équipement nécessaire pour réaliser toutes les activités de ce module. Les quantités indiquées sont requises pour chacun des groupes.

  • Ordinateur : Un ordinateur personnel équipé d'un logiciel de traitement de texte ainsi que d'un tableur électronique.
  • PCNudat (logiciel gratuit) : Base de données nucléaires