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.
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 : les 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 ( = 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 ( = 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 photon γ : → + n.
Exemple
Un radio-isotope uranium 238 se décompose en neptunium 238.
L'équation nucléaire est : . 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 , c'est un électron, il s'agit donc de radioactivité β–.