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RADIOACTIVITÉ

La radioactivité désigne un vaste ensemble de phénomènes physiques, dont le dénominateur commun consiste en une modification du noyau atomique des éléments.

Il existe dans la nature une centaine de type d'atomes. Ils ont été regroupés par Mendeleïev en 1869 sur un tableau montrant les analogies chimiques. Un atome (dimension environ 10—10 m) est lui-même constitué d'un noyau minuscule (environ 10—15 m) contenant toute la masse, et de Z électrons évoluant autour de lui sur des couches concentriques diffuses. Ce nombre Z, appelé numéro atomique, caractérise l'élément « X » et ses propriétés chimiques (par exemple, Z = 8 si X est O, l'oxygène). Le noyau est lui-même un assemblage compact de Z protons et de N neutrons, formant un système de A = N + Z nucléons. Le nombre A s'appelle nombre de masse et le noyau correspondant s'écrit AZXN ou, en abrégé, AX et s'appelle un nucléide. Deux éléments de même nombre atomique Z, mais de A (ou N) différents sont des isotopes ; ils ont les mêmes propriétés chimiques, mais peuvent avoir des propriétés physiques fort différentes. Ainsi l'élément carbone C (Z = 6) est représenté sur la Terre essentiellement par 12C, mais aussi par 13C et 14C. La nature est très généreuse dans la distribution des rôles. Un même nucléide existe avec des masses, ou énergies, différentes ; cela correspond à des configurations différentes de répartition des nucléons. Dans son arrangement d'énergie la plus basse, le noyau est dans son état fondamental. Dans les autres configurations, il se trouve dans un état excité.

La nature recherche les configurations où l'énergie est minimale. Si un noyau se trouve par hasard dans un état qui ne correspond pas à ce minimum, il va tout faire pour trouver un chemin qui mène à celui-ci et qui soit compatible avec un certain nombre de règles de conservation (énergie, charge électrique...). Sa quête du bon chemin pourra prendre un temps très variable. Ainsi, un état excité revient spontanément à un état d'énergie plus basse, voire à l'état fondamental correspondant au niveau d'énergie le plus bas, en émettant de la lumière. Cette lumière possède une très courte longueur d'onde, nommée rayonnement gamma (γ). Ce passage est très bref, de l'ordre de 10—9 à 10—14 s ; on l'appelle désexcitation d'un état excité. Mais il arrive que l'état fondamental lui-même ait besoin de se transmuter pour se vêtir d'une énergie plus basse ; il est forcé de changer d'espèce. Cette alchimie se produit spontanément dans la nature et la transmutation du noyau vers une configuration plus stable constitue le phénomène de radioactivité ; le noyau originel est dit radioactif. Par opposition, un noyau perdurant éternellement est dit stable.

La découverte de la radioactivité

En 1895, Wilhelm C. Röntgen remarque que le verre du tube cathodique qu'il utilise pour ses expériences émet un rayonnement invisible capable d'impressionner une plaque photographique. Il nomme rayons X ce rayonnement étrange. Il présente sa nouvelle découverte à l'Académie des sciences de Paris en janvier 1896. Henri Poincaré est très intéressé par ce phénomène et demande à Henri Becquerel d'étudier le rapport entre phosphorescence et rayons X. Becquerel est issu d'une lignée de brillants physiciens, spécialistes de phosphorescence et de luminescence. Il se met sans tarder au travail et déniche dans son laboratoire des cristaux de sulfate double d'uranyle et de potassium. Il dépose ce sel sur une plaque photographique entourée d'un papier noir et expose le tout au soleil. Après développement, la plaque est effectivement impressionnée. Ainsi donc, ce sel émet bien des « rayons X », après excitation par la lumière solaire. Mais l'histoire[...]

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Classification

Pour citer cet article

Bernard SILVESTRE-BRAC. RADIOACTIVITÉ [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Imagerie médicale : les découvreurs de la radioactivité artificielle - crédits : Collection Guy Pallardy

Imagerie médicale : les découvreurs de la radioactivité artificielle

Collection Guy Pallardy

Nucléides connus - crédits : Encyclopædia Universalis France

Nucléides connus

Encyclopædia Universalis France

Autres références

  • DÉCOUVERTE DE LA RADIOACTIVITÉ NATURELLE

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 155 mots
    • 1 média

    En février 1896, Henri Becquerel (1852-1908) prépare des cristaux de sulfate double d'uranyle et de potassium et, afin d'étudier leur phosphorescence, les place sur une plaque photographique entourée d'un papier. Le soleil étant absent, il enferme ses plaques dans un tiroir. Quelques jours plus...

  • ACTINIUM

    • Écrit par Georges BOUISSIÈRES
    • 920 mots

    L'existence dans la pechblende de l' actinium, élément radioactif de numéro atomique 89, fut établie en 1899 par André Louis Debierne, collaborateur de Pierre et Marie Curie qui venaient, un an auparavant, de découvrir, dans ce minerai d'uranium, le polonium et le radium. Son...

  • ALPHA RAYONNEMENT

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 184 mots

    Rayonnement le moins pénétrant émis par les substances radioactives, sous la forme de noyaux d'hélium 4. Il avait été reconnu dès 1903 par Ernest Rutherford comme formé de particules chargées positivement et de masse proche de celle de l'atome d'hélium. La théorie de la désintégration...

  • AMÉRICIUM

    • Écrit par Monique PAGÈS
    • 1 385 mots

    L' américium (symbole Am) est un élément artificiel qui fait partie d'une série d'éléments lourds découverts depuis 1940, les transuraniens. Comme tous ces éléments, il possède de nombreux isotopes, tous radioactifs. Son numéro atomique, 95, le place, dans la classification...

  • ARCTIQUE (géopolitique)

    • Écrit par François CARRÉ
    • 6 852 mots
    • 2 médias
    ...d'extraction, le développement rapide du tourisme et enfin la militarisation, surtout quand celle-ci s'appuie sur des armes et des navires atomiques. La radioactivité issue des équipements datant de la guerre froide, forme de pollution moins visible et plus sournoise, s'avère inquiétante dans ces régions....
  • Afficher les 70 références

Voir aussi

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