La radioactivité

La radioactivité est la désintégration de noyaux atomiques instables. Un noyau radioactif se décompose spontanément en un noyau fils différent avec émission de particule ou de rayonnement. La radioactivité peut être naturelle ou artificielle, lorsque c'est l'homme qui a créé les radioisotopes.

A Les quatre types d'émissions radioactives

Trois sont des émissions de particules de matière :

Le rayonnement gamma (γ) est de nature électromagnétique : il est constitué de photons. Les rayonnements γ ont une fréquence comprise entre 3 × 10¹⁹ Hz et 3 × 10²² Hz, ce qui correspond à une longueur d'onde dans le vide λ₀ comprise entre 10⁻¹¹ et 10⁻¹⁴ m. Les rayons gamma ont des longueurs d'onde plus petites que les rayons X, et donc des fréquences plus grandes : ils sont produits par désintégration radioactive, contrairement aux rayons X.

B L'écriture d'une réaction nucléaire : lois de conservation

Les équations de décomposition sont régies par les lois de conservation de Soddy, selon lesquelles, au cours de toute réaction nucléaire, il y a :

conservation du nombre de charge : la somme des numéros atomiques à gauche est égale à celle à droite dans l'équation nucléaire ($\Sigma Z_{\mathrm{<br>}}$ = constante) ;

conservation du nombre de masse ou de nucléons : la somme des nombres de masse à gauche est égale à celle à droite dans l'équation nucléaire ($\Sigma {\text{A}}_{\mathrm{<br>}}$ = constante).

Les équations nucléaires de décomposition sont données dans le tableau suivant :

Lors d'une réaction nucléaire α ou β, le noyau formé est initialement dans un état « excité », à cause du bouleversement important suscité par l'éjection de la particule α ou β. Le noyau retrouve son état fondamental en émettant l'excès d'énergie sous forme de radiations ou photons γ : $\text{X}_{\text{Z}}^{\text{A}}{}^{\text{*}}$ → $\text{X}_{\text{Z}}^{\text{A}}$ + n$\gamma$.

EXEMPLE

Un radioisotope $\text{U}_{92}^{238}$ (uranium 238) se décompose en $\text{N}_{93}^{238}\text{p}$ (neptunium 238).

L'équation nucléaire est : $\text{U}_{92}^{238}\to \text{X}_{\text{Z}}^{\text{A}}+\text{N}_{93}^{238}\text{p}$. Pour trouver le rayonnement émis, on utilise les lois de Soddy : 238 = A + 238 et 92 = Z + 93, ce qui permet de trouver A = 0 et Z = –1.

Le rayonnement émis est donc $\text{X}_{-1}^0$. C'est un électron, il s'agit donc de radioactivité β^–.