La radioactivité

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Qu’est-ce que la radioactivité ?

La radioactivité est un phénomène physique naturel au cours  duquel des noyaux atomiques instables se désintègrent en  dégageant de l'énergie sous forme de rayonnements (des rayons α,  des rayons β ou des rayons γ ) pour former des noyaux plus stables.

La radioactivité peut être dangereuse compte-tenu de l’énergie  des rayonnements émis mais elle a aussi des applications en  médecine comme la scintigraphie et la radiothérapie.

 

Le noyau de l’atome

 

Le noyau d’un atome est constitué de nucléons :

- Les protons de charges électriques positives

- Les neutrons sans charge électrique (neutres)

 

On appelle : 

- Des nucléides, un ensemble de noyaux identiques (même A, même Z et donc même N). 

- Des isotopes, un ensemble de noyaux composés du même nombre de protons Z mais d’un  nombre de différent de nucléons A (soit d’un nombre différent de neutrons). 


Chaque élément chimique possède de 5 à plus de 30 isotopes.

Certains de ces nucléides sont stables, d’autres sont instables et donc amenés à se désintégrer.

Les 3 principaux rayonnements radioactifs

Le phénomène de radioactivité est une transformation nucléaire spontanée, inéluctable et aléatoire qui correspond  à la désintégration d’un noyau père (instable) donnant naissance à un noyau fils (stable ou instable) et à une  particule qui est éjectée. Elle peut se traduire par une équation de désintégration

Lors d’une émission il y a toujours : 

 - Conservation du nombre de nucléons : A = A’ + a 

 - Conservation des charges :Z = Z’ + z


 

 La radioactivité α (alpha)

La radioactivité α correspond à l’émission d’un noyau d’hélium (particule) sans le cortège électronique. Elle est composée de 2 neutrons et de 2  protons soit de 4 nucléons.

 

 La radioactivité β (béta)

Il existe deux sortes de radioactivité β (béta) : 

La radioactivité β- est une émission d’un électron (particule) noté β-.

Lors de cette émission l’un des neutrons du noyau père se transforme en proton en libérant un électron. 


La radioactivité β+est une émission d’un positon (particule) noté β+.
Lors de cette émission l’un des protons du noyau père se transforme en neutron en libérant un positon. 

 


 La radioactivité γ (gamma)

Souvent lors de la désintégration d’un noyau instable, l’atome passe dans un état excité noté Y*. Il dispose  alors d’un trop plein d’énergie. Il libèrera ce trop-plein d’énergie sous la forme d’une onde électromagnétique (photon) appelée rayon gamma. 

 

Quand un noyau se trouve dans un état excité Y*d’énergie E1, il revient dans son état fondamental Y d’énergie  E0 en émettant un photon γ dont sa fréquence ν est donnée par la relation : 

E : Variation d’énergie en J

h : Constante de Planck = 6,62.10-34 J.s

ν : Fréquence de l’onde en Hz

Evolution de la radioactivité dans le temps

L'activité A d'une source

L’activité radioactive A d’une source correspond au nombre de désintégrations spontanées de noyaux  d’atomes instables qui s’y produit par seconde. Son unité est le Becquerel (Bq).  

 Elle se mesure avec un radiomètre (ou un compteur Geiger). 

1 Bq = 1 désintégration par seconde

Loi de décroissance radioactive

L’activité radioactive d’un échantillon décroit régulièrement avec le temps de manière exponentielle. 

La « demi-vie » ou « période radioactive » ou radioactive d’un noyau, notée t1/2 ou T, est la durée au  bout de laquelle son activité est divisée par 2 : Au bout de 20 périodes, on considère que l’activité d’un  échantillon radioactif est négligeable. 



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