Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
R

radioactivité (suite)

Les différents types de radioactivité


La radioactivité alpha

La radioactivité alpha se traduit par la réaction

Exemple : le radium par émission alpha se transforme en radon  :

La radioactivité alpha apparaît avec des noyaux lourds. L’éjection observée correspond à un réajustement des nucléons dans le sens d’une augmentation de la stabilité du noyau.


La radioactivité bêta

Il existe des électrons négatifs et des électrons positifs qui apparaissent dans la radioactivité β– :

et dans l’émission β+ :

Mais, dans les deux cas, le nombre de masse est le même : ce sont des éléments isobares.

Exemple : le radium E (qui est le bismuth 210) transmute en polonium 210

et le phosphore en silicium :


Capture K

Il s’agit de la capture par le noyau d’un électron K du cortège électronique :

Pour que cette forme de radioactivité se produise, il faut que l’énergie du noyau absorbant, augmentée de l’énergie de l’électron K absorbé, soit supérieure à l’énergie du noyau après capture.

Exemple :


Émission de protons

Quand le nombre de protons dans un noyau est trop élevé par rapport au nombre de neutrons, pour réagir contre ce déséquilibre, un proton peut se transformer en neutron, et l’on observe généralement une émission β+, mais, dans certains cas, on peut observer directement des protons.

Des expériences conduites à Harwell ont montré qu’en bombardant des noyaux de calcium avec un faisceau de on observait une émission de protons ; ces expériences, reprises à Berkeley, établirent que l’origine de ces protons s’expliquait par la formation de noyaux de qui se désintégraient avec une période très courte.


La radioactivité gamma

Précisons que le rayonnement γ n’apparaît jamais seul dans la radioactivité naturelle, mais qu’il est toujours émis en même temps que le rayonnement alpha ou bêta. Les rayons γ proviennent de l’énergie libérée lorsque le noyau passe d’un niveau à un niveau inférieur. Tout se passe, en effet, comme si, après l’émission d’un alpha ou d’un bêta, il y avait réarrangement des charges à l’intérieur du noyau ; or, une modification des charges entraîne une modification du champ électrostatique, et, par suite, apparition du rayonnement X ou gamma se différenciant entre eux uniquement par la longueur d’onde.


La radioactivité naturelle

L’homme vit en permanence dans l’ambiance de la radioactivité naturelle, qui est due à quatre principaux facteurs, variables avec le temps et avec le lieu.

• Le rayonnement cosmique. Il s’agit de photons et de particules diverses : protons, électrons, mésons ; le nombre de rayons cosmiques pénétrant dans l’atmosphère est, par seconde, de l’ordre de 1018.

L’énergie de ces particules est considérable.

• Les substances radioactives contenues dans le corps humain. On trouve dans le corps humain du potassium 40, des traces de radium — et de ses descendants — et de carbone 14.

Pour un homme (70 kg), les activités correspondantes, en curies, sont :
40K et 14C : 10–7 ;
137Cs et 3H : 10–9 ;
226Ra : 10–10.

• Les retombées nucléaires. Les produits de fission qui apparaissent dans l’explosion des engins nucléaires de fission ont des périodes courtes (de l’ordre de la seconde ou de la minute). Il en existe toutefois une quinzaine dont la période est d’au moins un an, entre autres :
le carbone 14 : 5 700 ans
le césium 137 : 30 ans
le strontium 90 : 28 ans
le prométhéum 147 : 2 ans
le ruthénium 106 : 1 an.

Ce sont ces éléments qui interviennent pour augmenter la radioactivité naturelle.

• Les impuretés radioactives contenues dans la terre et dans l’atmosphère. Marie Curie avait constaté que certains corps étaient « naturellement » radioactifs et pouvaient être classés en trois familles.

L’ensemble de ces quatre facteurs correspond par an, en moyenne, à un fond permanent de l’ordre de 0,1 à 0,2 rem (v. pollution).


La radioactivité artificielle

La radioactivité artificielle fut découverte, peu de temps après celle du neutron, par Irène Curie et son mari, Frédéric Joliot.

• Les travaux des Joliot-Curie. Ceux-ci constatèrent que certaines substances — du notamment —, bombardées par des rayons alpha, continuaient, après éloignement de la source, à émettre un rayonnement qui persistait pendant une demi-heure :

En janvier 1934, faisant une communication à l’Académie des sciences, Joliot-Curie déclarait :
« Il a été possible pour la première fois de créer à l’aide d’une cause extérieure la radioactivité de certains noyaux atomiques pouvant subsister un temps mesurable en l’absence de la cause excitatrice. »

• Les travaux de Fermi*. Les réactions nucléaires par choc de noyaux chargés positivement sur d’autres noyaux positifs sont difficiles à réaliser du fait de la répulsion électrostatique ; or, cette répulsion disparaît si l’on utilise le neutron, qui est dénué de charge. En 1934, Fermi constata qu’avec cette particule on pouvait provoquer la radioactivité artificielle de tous les éléments.

L’expérience devait vérifier cette affirmation, et cette remarque de portée générale est à la base de la fabrication des radioéléments.