1S2 Dumont d’Urville
D’où vient la radioactivité ?Interactions fondamentales et
réactions nucléaires
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 ?
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