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RADIOACTIVITÉ

La loi de décroissance radioactive

Un noyau radioactif X va, tôt ou tard, se transformer de la façon suivante : X → A + B + ... + G (1).

Les particules A, B, ..., G peuvent être elles-mêmes d'autres noyaux, ou des particules plus élémentaires. L'ensemble des particules A, B, ..., G s'appelle une voie de désintégration. X peut avoir une seule ou plusieurs voies différentes. De plus, certains noyaux de la voie finale peuvent être eux-mêmes radioactifs. Enfin, la désintégration (1) libère beaucoup de chaleur fournie par l'énergie cinétique des particules émises.

La réaction (1), ou désintégration de X, est complètement aléatoire. Nul ne peut prédire à quel moment elle va survenir. Les seules certitudes sont d'ordre statistique. Si à un instant donné t, un échantillon contient N(t) noyaux de type X, il va subir, en moyenne avec une erreur de l'ordre : √dN(t), pendant un temps dt un nombre dN(t) de désintégrations (1) – et par conséquent il va disparaître un nombre dN(t) de noyaux X – proportionnel à N(t), ce que l'on exprime par l'équation : dN/dt = —λN(t) (2), où λ est une constante caractéristique de (1), qu'on nomme constante radioactive de la voie (1). S'il existe p voies de désintégration pour X, alors dNi noyaux disparaissent par la voie (i) avec une constante λi. En sommant les p possibilités de désintégrations, on a une loi d'évolution qui est encore donnée par (2), avec λ = λ1 + λ2 + ... + λp. La variation du nombre de noyaux présents à un instant t subit une décroissance exponentielle : N(t) = N(0)exp(—λt) (3).

Cette loi est fondamentale, car valable pour tous les types de désintégrations. Elle fut proposée en 1900 par Ernest Rutherford.

Plutôt que λ, les physiciens préfèrent utiliser la constante T = 0,693/λ, appelée période radioactive de l'élément X ou demi-vie, car elle représente le temps nécessaire à une réduction de moitié d'une population. La période d'un isomère (état excité particulier à longue période) peut être de l'ordre de la microseconde (μs) ou moins, celle de 14C (carbone 14) est 5 730 ans, celle de 87Rb (rubidium 87) est 48 × 109 ans et celle de 76Ge (germanium 76) est 1,53  × 1021 ans.

La quantité A(t) = λN(t) représente, d'après (2), le nombre de désintégrations du noyau X (toutes voies confondues) par unité de temps. On l'appelle activité de l'échantillon à l'instant t. On dit que celui-ci est plus ou moins actif selon que l'activité est plus ou moins grande. On mesure l'activité d'un corps en becquerels (1 Bq = 1 désintégration/seconde) ; une unité encore employée est le curie (1 Ci = 3,7 × 1010 Bq) correspondant à l'activité d'1g de radium pur.

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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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