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Le tableau ci-dessous indique le numéro atomique d’une série d’isotopes d’éléments différents. Quel isotope contient le plus grand nombre de quarks down ?
Les quarks sont des particules subatomiques et des constituants fondamentaux de la matière. Ils forment des particules subatomiques plus grosses, telles que les protons et les neutrons. Il existe six types ou saveurs de quarks, chacun contenant une charge électrique fractionnaire. La question porte spécifiquement sur le nombre de quarks down dans un isotope. Les quarks down se combinent avec les quarks up pour former des protons et des neutrons. Un proton est composé d’un quark down et de deux quarks up, tandis qu’un neutron est composé d’un quark up et de deux quarks down.
Ainsi, pour déterminer lequel des isotopes contient le plus grand nombre de quarks down, nous devons d’abord savoir combien de protons et de neutrons contient chaque isotope. On nous donne le numéro atomique de chaque isotope. Le numéro atomique représente le nombre de protons dans l’isotope. La valeur inscrite après le nom de chaque élément est le nombre de masse. Le nombre de masse est égal à la somme du nombre de protons et du nombre de neutrons dans l’isotope. Ainsi, pour déterminer le nombre de neutrons dans chaque isotope, il suffit de soustraire le nombre de protons au nombre de masse.
Maintenant que nous connaissons le nombre de protons et de neutrons dans chaque isotope, nous pouvons calculer le nombre de quarks down qu’ils ont chacun. Comme chaque proton contient un quark down et que chaque neutron contient deux quarks down, nous pouvons calculer le nombre de quarks down dans un isotope en ajoutant le nombre de protons à deux fois le nombre de neutrons.
En suivant cette équation, nous trouvons qu’un isotope de carbone 16 en contient six plus deux fois 10, soit 26 quarks down. Un isotope d’azote 15 en contient sept plus deux fois huit, soit 23 quarks down. Un isotope d’oxygène 16 en contient huit plus deux fois huit, soit 24 quarks down. Un isotope de fluor 17 en contient neuf plus deux fois huit, soit 25 quarks down. Et un isotope de néon 17 en contient 10 plus deux fois sept, soit 24 quarks down.
À partir de là, nous pouvons voir que l’isotope qui contient le plus grand nombre de quarks down est le carbone 16.
