1 - Une longue histoire de la matière

 

1.1 - Un niveau d’organisation : les éléments chimiques

Comment, à partir du seul élément hydrogène, la diversité des éléments chimiques est-elle apparue ? Aborder cette question nécessite de s’intéresser aux noyaux atomiques et à leurs transformations. Cela fournit l’occasion d’introduire un modèle mathématique d’évolution discrète

1/ Les éléments chimiques de l'Univers

L'Univers est principalement constitué d'hydrogène et d'hélium. C'est à partir de l'hydrogène initial qu'apparaissent les autres éléments chimiques plus lourds ( environ une centaine) : au sein des étoiles, de nouveaux noyaux se forment lors de réactions de fusion nucléaire ( transformation de deux noyaux légers en un noyau plus lourd sous une température élevée présente dans les étoiles).

La fission nucléaire ( transformation d'un noyau lourd en deux noyaux plus légers ) permet d'obtenir à nouveau les éléments chimiques consommés par fusion nucléaire.

Les petites étoiles comme le Soleil produisent surtout de l'hélium alors que les étoiles plus massives produisent des éléments comme le carbone, l'azote, l'oxygène, le fer,... Les éléments les plus lourds se forment au centre de l'étoile là où la température est la plus élevée. Mais parfois le cœur de l'étoile devient trop lourd, s'effondre et explose. Les éléments chimiques sont dispersés dans l'Univers.

La Terre est surtout composée d'oxygène, de fer, de silicium, de magnésium. Les êtres vivants sont eux composés de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote.