Qu’est-ce que la radioactivité ?

La matière est faite d’atomes, la plupart du temps assemblés en molécules. Au cœur de ces atomes, se trouve un noyau, 10 000 à 100 000 fois plus petit. La radioactivité est un phénomène qui se produit dans ce noyau au plus profond des atomes. Le phénomène est difficile à observer : il a fallu attendre 1896 pour que soient décelés des rayonnements d’origine inconnue, émis par des sels d’uranium.

Certains noyaux atomiques instables sont la source de ces rayonnements. Les physiciens montrèrent dès les années 1900 qu’il en existait trois sortes qu’ils désignèrent par les trois premières lettres de l’alphabet grec : alpha (α), bêta (β) et gamma (γ). Ces rayonnements sont des particules émises par des noyaux avec une grande énergie. Les rayons α sont des noyaux légers d’hélium, les rayons β des électrons négatifs ou positifs et les rayons γ des photons de grande énergie, analogues aux rayons X.

Ce qui distingue un atome radioactif d’un atome ordinaire, c’est cet instant unique où son noyau se transforme en émettant un rayonnement. Cette émission survient au bout de temps très variables, pouvant atteindre des milliards d’années. Un atome radioactif peut être comparé à un soldat qui ne tirerait qu’une fois dans sa vie et … dans n’importe quelle direction. S’il se retrouve dans un état excité, il accompagne son tir d’un gamma de désexcitation, dans une autre direction.

En dehors de cet instant imprévisible, un atome radioactif se comporte exactement comme un atome ordinaire, avec les mêmes propriétés physiques, chimiques ou biologiques. Durant toute son existence, il n’est ni plus mobile, ni plus nocif que ses homologues non radioactifs.

Pour quelles raisons certains noyaux sont-ils instables ? Pourquoi émettent-ils un rayonnement plutôt qu’un autre ? Quelle est l’origine de ces rayonnements auxquels nous sommes soumis ? À quel rythme se désintègrent-ils et pendant combien de temps ? Que représente leur activité radioactive ? Comment interagissent-ils en traversant la matière ? Quels sont les principaux noyaux radioactifs ?

Telles sont les questions auxquelles cette présentation du phénomène de la radioactivité tente de répondre.

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RÉSUMÉ DU CHAPITRE ET DES SUJETS ABORDÉS

– Découvertes de la radioactivité et du noyau atomique : La radioactivité et l’exploration de l’infiniment petit.

– Le monde atomique : Rappels sur l’atome et l’infiniment petit. Électrons et photons. Nombre d’Avogadro. Masse et énergie.

– Le noyau de l’atome : Le noyau et ses constituants : protons, neutrons, isotopes, niveaux d’énergie

– Noyaux radioactifs : Les noyaux stables et instables. Les forces dans les noyaux. Les causes de leur instabilité. Formation des noyaux.

– Rayons alpha (α), bêta (β) et gamma (γ) : Les trois types de radioactivité et de rayonnements émis par les noyaux

– Durées de vie et activités : Loi de décroissance radioactive. Activités et périodes radioactives

– Effets des rayonnements : Interactions et effets élémentaires des rayonnements traversant la matière

– Rayonnement neutronique : Neutrons lents et rapides. Capture des neutrons.
– Principaux noyaux radioactifs … : Du radium de Marie Curie, à l’uranium et plutonium des réacteurs, au carbone-14 des datations, etc …