2) La radioactivité.

La radioactivité (préliminaire)
une source radioactive est définie comme tel, par son émission de particules alpha (a), bêta+ (b+) et bêta- (b-)ainsi que par un rayon nommé rayon gamma (g)

Les particules alpha (a)
Ce sont des particules positives, des noyaux d’hélium (A=4 et Z=2), ou ion He²⁺ .

Ces particules sont éjectées à grande vitesse (v=2 x 10⁷ m / s).

Les particules sont directement ionisantes mais peu pénétrantes. Elles sont arrêtées par une feuille de papier et par une épaisseur de quelques centimètres d’air. Elles pénètrent la peau sur une épaisseur de l’ordre de quelques micromètres mais ne sont pas dangereuses pour celle-ci. Par contre, elles sont dangereuses par absorption interne : inhalation, ingestion.

[Ionisante=> L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome devient alors un ion.]

Les particules bêta (b)

On distingue deux types de particules bêta:

-les particules bêta- (b-) qui sont des électrons.
m=9.1x10^-31kg
-e=-1.6x10^-19C

-les particules bêta+ (b+) qui sont des positons (l'opposé des électrons)
m=9.1x10^-31kg
+e=-1.602189x10^-19C

Les particules sont émises à grande vitesse (v=2,8 x 10⁸ m / s.)
Elles sont plus pénétrantes mais moins ionisantes que les particules alpha. Elles sont arrêtées par un écran de Plexiglas ou par une plaque d’aluminium de quelques centimètres. Elles pénètrent la peau sur une épaisseur de quelques millimètres et sont dangereuses pour celle-ci.

Le rayonnement gamma (g)

Il accompagne les émissions de particules alpha et bêta
Il est constitué de photons qui se déplacent à la vitesse de la lumière et dont la masse est nulle. Ils ne sont pas directement ionisants, mais ils sont très pénétrants et peuvent traverser jusqu’à 20 cm de plomb.
Par interaction avec les atomes des substances traversées, ils peuvent donner naissance à des électrons qui eux sont ionisants.

La radioactivité

Définition:

Lorsqu'un noyau X est instable, il subit une transformation spontanée conduisant à la formation d’un nouveau noyau Y. Ce phénomène porte le nom de radioactivité.
Le noyau X est appelé le noyau père tandis que le noyau Y est nommé le noyau fils.
Cette transformation est accompagnée de l'émission de différentes particules et rayonnement électromagnétiques.

La loi de conservation de Soddy

Noyau père(X) = Noyau fils(Y) + particule

avec les caractéristiques suivantes pour les noyaux :
X (A ; Z) et Y (A' ; Z')

Les équations de la radioactivité
- Particules alpha

-Un noyau lourd instable éjecte une particule alpha et donne un noyau fils plus léger, généralement dans un état excité.

X ==> Y + He

Application de la loi ==>A' = A - 4 ; Z' = Z - 2

on a donc:
-X ( A ; Z)
-He ( 4 ; 2)
-Y ( A-4 ; Z-2)

-Particules bêta-

Cette radioactivité se manifeste lorsque le noyau présente un excès de neutrons. Un électron est émis au cours de la désintégration.

X ==> Y + e^-

Application de la loi ==>A' = A ; Z' = Z + 1

on a donc:
-X ( A ; Z)
-e^- ( 0 ; -1)
-Y ( A ; Z+1)

-Particules bêta+

Cette radioactivité se manifeste lorsque le noyau d’un atome possède trop de protons. Un positon est émis au cours de la désintégration.

X ==> Y + e⁺

Application de la loi ==>A' = A ; Z' = Z - 1

on a donc:
-X ( A ; Z)
-e⁺ ( 0 ; +1)
-Y ( A ; Z-1)


-rayonnement gamma

Cette phase porte le nom de phase de désexcitation.
En effet le noyau-fils est, le plus souvent, dans un état instable après la désintégration. Il libère alors son excédant d’énergie sous forme de rayonnement gamma (g).

Y* représente l'état d'excitation du noyau fils.

Y* ==> Y + g

Cette transformation permettant de passer du noyau père au noyau fils s'effectue en deux étapes:

(p est une particule bêta ou alpha selon les cas.)

X ==> Y* + p
Y* ==> Y + g