RADIOACTIVITÉ EXOTIQUE ou RADIOACTIVITÉ PAR IONS LOURDS

En 1984, soit cinquante ans après la découverte de la radioactivité artificielle par Irène et Frédéric Joliot-Curie et sensiblement un siècle après celle de la radioactivité naturelle (émission de particules α) par Henri Becquerel, les deux physiciens anglais H. J. Rose et G. A. Jones affirmaient avoir mis en évidence un nouveau type de radioactivité, dite exotique : l'émission de noyaux de carbone 14 (¹⁴C) par le radium 223. Cette découverte suscita beaucoup de scepticisme, puis d'intérêt dans la communauté internationale des physiciens. Depuis lors, d'autres exemples de radioactivité exotique ont été mis en évidence.

Les différents modes de désintégrations radioactives

Jusqu'à 1984, les différents modes de désintégrations des noyaux atomiques étaient groupés en deux classes caractérisées par la nature des particules émises : les désintégrations leptoniques dans lesquelles il y a émission de particules légères et les désintégrations hadroniques avec émission d'une ou plusieurs particules lourdes.

Les radioactivités β^-, β⁺ et la radioactivité par capture électronique appartiennent à la première classe de ces désintégrations ; elles furent découvertes respectivement au début du xx^e siècle par E. Rutherford, en 1934 par I. et F. Joliot-Curie et en 1937 par Luis Alvarez. Dans ce type de radioactivité, un noyau instable (noyau parent) se transmute en un noyau fils isobare, c'est-à-dire possédant le même nombre de masse A, dont le numéro atomique est supérieur d'une unité à celui du noyau parent pour la désintégration β^-, ou inférieur d'une unité dans la décroissance β⁺ et dans la capture électronique.

La seconde classe se traduit par l'éjection d'une particule lourde ; ce type de désintégration est particulièrement bien représenté par l'émission d'atomes d'hélium ionisés (particules α).

L'émission de protons par des noyaux atomiques est un mode de désintégration beaucoup plus rare qui a été découvert en 1970 sur un état isomère du cobalt 53. Cette radioactivité, qui ne concerne que quelques noyaux artificiels très loin de la stabilité, possédant un important déficit de neutrons, concurrence l'émission de positrons et la capture électronique. Elle n'a été observée par la suite que pour les noyaux très instables d'iode 109, de césium 113, de thulium 147 et de lutétium 151.

Enfin, le troisième mode de fragmentation du noyau appartenant à cette seconde classe, le plus intéressant sur le plan des applications, est la fission, découverte en 1939 par les physiciens allemands O. Hahn et F. Strassmann. Dans ce processus, un noyau, de masse supérieure à 200, peut se diviser en deux fragments de nombre de masse différents, mais du même ordre de grandeur.