La radioactivité
On constate l'existence de plusieurs types de processus de désintégration radioactive naturelle :
- alpha (émission d'un noyau d'hélium)
- bêta: ß+ et ß- (émission d'électron, de positron)
- émission de proton
- émission de neutron
- double désintégration ß
- radioactivité 2-protons
- voire de la fission spontanée pour les nucléides les plus lourds.
Regardons de plus près, ainsi que les principaux effets sur l'organisme humain.
Radioactivité alpha
La radioactivité alpha correspond à un mode de désintégration de certains noyaux assez lourds et possédant un peu trop de protons par rapport aux protons pour être stables.
Le noyau se débarrasse d'une particule dite alpha, qui est un noyau d'hélium, assemblage très stable de deux protons et deux neutrons.
Cette éjection se produit souvent par effet tunnel, il faut que le noyau d'hélium franchisse un mur d'énergie pour s'échapper du noyau.
Un noyau d'uranium 238 émet une particule alpha et devient du thorium 236
Le noyau-fils est obtenu dans un état excité et il rejoint son état fondamental en émettant un ou plusieurs photons gamma, donnant un spectre de raies caractéristiques de ce noyau. Il n’est pas toujours stable et peut, à nouveau se désintégrer.
Radioactivité bêta ß
La radioactivité bêta est l'émission d'un électron ou de son antiparticule, un positron :
- ß- : un noyau un peu trop riche en neutrons, transforme un neutron en proton et émet un électron + un antineutrino électronique.
- ß+ : un noyau un peu trop riche en protons, transforme un proton en neutron, et émet un positron accompagné d'un neutrino électronique.
Ces processus relèvent de l'interaction faible.
avec émission d'un électron et d'un antineutrino électronique
Émission de proton, de neutron ...
et de photon gamma
D'autres phénomènes peuvent conduire à l'émission d'un neutron ou d'un proton, ou de plusieurs particules.
Ce qu'il faut retenir, c'est que la "masse-énergie" de l'ensemble reste obligatoirement constante, ainsi que la charge électrique (et d'autres bricoles). Généralement, la masse de l'ensemble diminue, et on retrouve la différence de masse sous la forme d'énergie (avec la formule E=mc2), par exemple cinétique, ou de rayonnement électromagnétique, autrement dit un photon, qui peut être de faiblement énergétique à très énergétique, on parle alors de photon gamma, ou de rayonnement gamma.
Chaque particule éjectée possède une certaine vélocité, donc de l'énergie cinétique, qui peut être plus ou moins importante, par exemple on fait la différence entre les neutrons rapides et les neutrons lents.
Lorsqu'il existe un surplus d'énergie, le noyau est dans un état excité, et il va retourner à son état de base plus stable, en émettant de l'énergie sous la forme d'un photon gamma.
En résumé, on se retrouve généralement avec une émission de particule(s) avec une énergie cinétique variable, et des photons plus ou moins énergétiques.
Une fois le noyau désintégré, le phénomène est terminé, sauf si le résultat de la désintégration est également un noyau instable, et dans ce cas on définit une cascade d'évènements radioactifs que l'on appelle famille radioactive.