Principes de la physique nucléaire/Radioactivité

Historique : Le terme radioactivité, fut inventé vers 1898 par Pierre Curie, et décrit le phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables se désintègrent en dégageant de l'énergie sous forme de rayonnements divers, pour se transformer en des noyaux atomiques plus stables.

Origines de la radioactivité

• La radioactivité fut découverte en 1896 par Henri Becquerel (1852-1908), lors de ses travaux sur la phosphorescence : les matières phosphorescentes émettent de la lumière dans le noir après expositions à la lumière, et Becquerel supposait que la lueur qui se produit dans les tubes cathodiques exposés aux rayons X pouvait être liée au phénomène de phosphorescence. Son expérience consistait à sceller une plaque photographique dans du papier noir et mettre ce paquet en contact avec différents matériaux phosphorescents.

Tous ses résultats d'expérience furent négatifs, à l'exception de ceux mettant en cause des sels d'uranium, lesquels impressionnaient la plaque photographique à travers la couche de papier. Cependant, il apparut bientôt que l'impression de l'émulsion photographique n'avait rien à voir avec le phénomène de phosphorescence, car l'impression se faisait même lorsque l'uranium n'avait pas été exposé à la lumière au préalable. Par ailleurs, tous les composés d'uranium impressionnaient la plaque, y compris les sels d'uranium non phosphorescents et l'uranium métallique.

• Des études ultérieures menées par Becquerel lui-même, ainsi que par Marie Curie-Skłodowska (1867-1934) qui, sur le conseil de son mari Pierre Curie (1859-1906), fit de la radioactivité le sujet de sa thèse de doctorat, ou encore par Ernest Rutherford (1871-1937) et d'autres hors de la France, montraient que la radioactivité est nettement plus complexe que le rayonnement X.

La radioactivité

Remarque : Parmi les quelques 325 noyaux recensés, 51 ont tendance à se modifier spontanément en éjectant une ou plusieurs particules. On dit qu’ils sont instables, par opposition aux 274 noyaux stables qui ne subissent aucune déformation. On appelle radioactivité ces émissions de particules.

Les rayonnements

Description des radioactivités α, β et des rayonnements associés α, β et γ

Radioactivité alpha (α)

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Rayonnement alpha (α)

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Radioactivité bêta (β)

Liminaire : La radioactivité bêta (β) est un type de désintégration radioactive dans laquelle une particule bêta (un électron ou un positron) est émise. On parle de désintégration bêta moins (β-) lorsque un électron (particule chargée négativement) est émis, ou bêta plus (β+) lorsque un positron (particule chargée positivement) est émis.

1. Radioactivité bêta moins (β-):

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2. Radioactivité (β+) :

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Rayonnement bêta (β)

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Rayonnement gamma (γ)

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Remarque : Il n' y a pas de "radioactivité gamma". Il y a des "rayons gammas" émis par les atomes radioactifs

Propriétés pénétratives des rayonnements

Par leur énergie, les rayonnements (dit ionisants) sont pénétrants, c’est-à-dire qu’ils peuvent traverser la matière. Le pouvoir de pénétration dépend du type de rayonnement et du pouvoir d'arrêt de la matière. Cela définit des épaisseurs différentes de matériaux pour se protéger.

Rayonnement α : est arrêté par une feuille de papier Rayonnement β : est arrêté par une feuille d'aluminium Rayonnement γ : est arrêté par de grandes épaisseurs de matériaux denses, comme le plomb

Mesure de radioactivité

Info : La radioactivité fait partie de notre environnement et existe depuis la formation du monde. Contrairement à une opinion répandue, elle n'a pas été inventée par l'homme. Celui-ci a toujours été soumis à un certain niveau de rayonnements naturels, auxquels son organisme est accoutumé :

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