1S2 Dumont d’Urville Interactions fondamentales et réactions nucléaires D’où vient la radioactivité ? Recueillir et exploiter des informations sur la découverte de la radioactivité naturelle et de la radioactivité artificielle Il y a environ 15 milliards d’années, lors de la naissance de l’Univers à la suite d’une gigantesque explosion : le Big Bang, une partie de l’énergie libérée s’est transformée en matière. Nucléons et électrons ont été produits, protons et neutrons se sont assemblés pour former les noyaux. Certains sont stables (environ 280 ont été répertoriés), c’est à dire qu’ils restent indéfiniment identiques à eux-mêmes. Les autres sont instables, car il possède trop de neutrons ou de protons, et reviennent vers la stabilité en modifiant leur structure interne. Cette modification s’accompagne d’un défaut de masse qui se transforme en énergie (E = mc²) : c’est le phénomène de la radioactivité, propriété que possèdent certains atomes de se transformer spontanément en d’autres éléments en émettant de l’énergie sous forme de rayonnement. Les atomes ayant une telle propriété sont appelés « radioéléments » ou encore « radionucléides ». Plus le noyau sera loin de l’équilibre, et donc instable, et plus il aura tendance à se transformer rapidement. A contrario, plus il sera proche de l’équilibre, et plus sa durée de vie sera grande. c’est le cas du Potassium 40, qui a une durée de vie supérieur au milliard d’année ! c’est pour cette raison qu’il est toujours présent dans l’écorce terrestre, 4,5 milliards d’année après la formation de la Terre ! La radioactivité traduit donc le retour vers la stabilité d’un noyau instable. La transformation (ou désintégration) d’un noyau radioactif va aboutir à un autre noyau d’atome qui peut être ou non radioactif. Plusieurs désintégrations successives sont ainsi parfois nécessaires avant que ne soit atteinte un forme stable : on parle alors de chaîne de décroissance radioactive. c’est le cas de l’Uranium 238 qui, de noyau radioactif en noyau radioactif, tend à se transformer en forme stable : le Plomb 206. On distingue 3 formes de radioactivité. - Le rayonnement alpha α : formé de particules composées de 2 protons et 2 neutrons. Il concerne les noyaux lourds. Il perd très vite son énergie : il a un pouvoir de pénétration très faible, une feuille de papier l’arrête. - Le rayonnement bêta β provient de la transformation dans le noyau d’un neutron en proton (avec émission d’un électron β -) ou d’un proton en neutron (émission d’un positon, un « électron » de charge positive β +). Ce rayonnement ne parcourt que quelques mètres dans l’air, il est stoppé par une vitre. - Le rayonnement gamma γ n’est pas particulaire, il est ainsi très pénétrant. C’est un rayonnement électromagnétique émis par des noyaux possédants encore un excès d’énergie à évacuer après une désintégration α ou β . Il est très pénétrant, de fortes épaisseurs de plomb ou de béton sont nécessaires pour l’atténuer. 1. Qu’est-ce qu’un isotope ? 2. Dans la classification périodique, qu’est ce qui différentie les éléments chimiques ? 3. Qu’est ce qu’un radionucléides ? 4. Quelles sont les interactions à l’origine de la stabilité ou instabilité d’un atome ? 5. On passe de l’Uranium 238 au Plomb 206 par une chaine de désintégration. Quel est l’atome le plus stable ? 6. Pourquoi peut on affirmer que la radioactivité n’est pas due à une réaction chimique ? 7. De quoi est composée une particule alpha α ? A quel élément cela correspond-il ?
