LA RADIOACTIVITE
 

écoutez-la avec un compteur Geiger!

Découvertes
 

Un jour de 1896, Henri Becquerel range (par hasard selon la légende?) dans son armoire un sachet de sels d'uranium à coté d'une plaque photographique vierge. Quelques jours plus tard, il retire la plaque et ...présentiment?...il la développe. A sa surprise, il constate que la plaque photo est impressionnée sans avoir été exposée à la lumière. Après avoir renouvelé cette expérience, il en conclut que l'Uranium émet un rayonnement spontané qu'il nomme "rayons uraniques".
 

En 1898, Marie Curie découvre que la pechblende, un minerai d'uranium, émet davantage de rayonnements que l'uranium lui-même. Elle en déduit que ce minerai contient, en très petite quantité, un ou plusieurs éléments beaucoup plus actifs que l'uranium. A l'aide de son mari Pierre Curie, et après deux ans d'effort, elle parvient à isoler deux nouveaux éléments: Le Polonium (baptisé ainsi en hommage à la patrie de Marie) et le Radium .A cette occasion, Marie Curie inventa le mot "radioactivité".
 

Les 3 rayonnements
 

Il existe trois variétés de radioactivité caractérisées par l'émission de différents rayons émis par le noyau de l'atome:

• les rayons a (alpha) sont arrêtés par 6 cm d'air.ils sont constitués de particules alpha composées de deux protons et de deux neutrons (en fait un noyau d'Hélium). La particule est donc chargée positivement. Ces particules alpha ne sont donc que des fragments de noyaux lourds instables qui se réorganisent pour devenir des noyaux plus légers et plus stables (non radioactifs donc!).

• les rayons b (bêta) sont arrêtés par un écran d'aluminium. Ils sont notamment constitués d'électrons et sont alors chargés négativement. Le rayonnement bêta est identique au rayonnement cathodique de votre poste TV!

En réalité, il existe deux sortes de rayons bêta: les b- qui sont des électrons de charge négative (radioactivité la plus fréquente!) les b+ qui seront découverts plus tard, et qui sont des antiélectrons de charge positive. (voir interaction faible)

• les rayons g (gamma) sont très pénétrants et peuvent traverser un coffre-fort. Ils sont constitués de photons (particules de lumière) de haute énergie. Ils ne sont que pure énergie sans aucune masse. Ces photons g émis par le noyau sont dûs au réarrangement interne des nucléons du noyau. Ces nucléons sont organisés en couches concentriques (type oignon), un peu comme les électrons le sont autour du noyau. Dès qu'un nucléon glisse d'une couche nucléaire externe vers une couche plus interne (et donc moins énergétique), ce dernier cède de l'énergie sous forme de photon g.

Ces trois variétés de radioactivité ne sont pas émises simultanément. Chaque réaction nucléaire d'un atome n'émet qu'un seul type de rayonnement à la fois!

Par exemple, l'Uranium-238 radioactif émet un rayon alpha et perd donc 4 nucléons (2 protons + 2 neutrons): U 238 se transforme donc en Thorium-234 (car 2 protons en moins, cela vous change un atome !).
 

Transmutation et période
 

La radioactivité est une transmutation spontanée d'un atome en un autre atome avec émission de rayonnement.

Ces transmutations, vieux rêves des alchimistes du Moyen-Age, ont lieu plus ou moins rapidement, selon un temps caractéristique que l'on appelle période radioactive du radioélément.
Imaginons une population très nombreuse d'atomes radioactifs, tous identiques: la période de cette population est égale, par définition, à la durée au bout de laquelle la moitié des atomes qui la constituent au départ se sont transmutés en d'autres éléments; après une deuxième période, la population restante est à nouveau divisée par deux et vaut donc le quart du nombre initial, et ainsi de suite.
Cette période peut s'étendre, selon les radioéléments, de quelques fractions de secondes à plusieurs milliards d'années.
Le tellure 128 a une période de 1,5 x 10²⁴ ans, soit cent mille milliards de milliards de fois l'âge de l'Univers....
 

Naturelle ou artificielle?
 

La radioactivité n'a pas été inventée par l'homme. Elle existe depuis le tout début de l'univers: On parle de radioactivité naturelle quand elle est dûe à des radioéléments de longue durée formés dans les étoiles qui n'ont pas encore trouvé leur état stable: ils finiront par se transformer en atomes stables. Cette radioactivité est très importante et dégage une très grande énergie qui maintient le magma en fusion sous la croûte terrestre.
Par exemple l'uranium, le thorium, le radium ou les isotopes carbone 14, radon 222 et  potassium 40 sont des radioéléments naturels présents dans les minerais du sol, l'eau de sources thermales ou l'air.

On parle de radioactivité artificielle quant il s'agit d'éléments fabriqués par l'homme. Dans ce dernier cas, les atomes sont très lourds (numéro atomique Z élevé), très instables et donc ils ont une durée de vie très courte. Les physiciens créent ces radioéléments artificiels en bombardant des atomes naturels avec des protons ou des particules alpha: les noyaux de ces atomes acquièrent donc des protons supplémentaires qui les transforment  en nouveaux atomes plus lourds. Or la radioactivité est souvent produite par de gros noyaus instables....
Cette transformation de noyaux atomiques s'appelle une réaction nucléaire dont deux exemples font beaucoup parler d'eux: la fission et la fusion nucléaire.
 

La fission nucléaire
 
 

Lorsque le noyau d'un atome lourd (comme l'uranium 235) fissionne (ou se fragmente) en deux noyaux plus petits, il se produit un évènement remarquable: l'addition des masses des deux noyaux résiduels est inférieure à la masse du gros noyau d'origine. Où est donc passée cette masse manquante? Elle s'est transformée en énergie pure, (équivalence masse-énergie d'Einstein), une énorme quantité d'énergie. De plus, dans le cas de l'uranium 235, la fission du noyau peut être provoquée par un unique neutron et, détail très important, cette fission produit elle-même à son tour d'autres neutrons qui eux-même iront briser d'autres noyaux d'uranium...On assiste à une réaction en chaîne.

Pour voir un petit film explicatif (format .avi de 991 Koctets) sur la réaction en chaîne, cliquez sur l'explosion atomique ci-dessous:
 
 

Si cette réaction est contrôlée dans une centrale nucléaire, elle produit de l'énergie qui actionnera une turbine électrique. Si cette réaction n'est pas contrôlée et s'emballe, elle produit une explosion de type bombe A (testée à Hiroshima).

 

La fusion nucléaire
 
 

C'est en gros l'inverse de la fission.

Deux noyaux légers d'atomes (comme l'hydrogène) se percutent et fusionnent en un noyau plus gros. Or la masse finale de ce gros noyau est plus petite que la somme des masses des deux noyaux initiaux, d'où un énorme dégagement d'énergie produit par cette différence de masse annihilée.
Pour pouvoir provoquer une telle réaction de fusion, il faut forcer les noyaux, tous chargés positivement, à se rapprocher et à vaincre leur répulsion mutuelle (comme deux aimants qui se repoussent) : Ceci n'est possible qu'à de très hautes températures (La température correspond à l'intensité des chocs entre particules).
Voilà pourquoi la réaction de fusion nucléaire est aussi appelée réaction thermonucléaire (thermo = chaleur).
 
 

Cette réaction non contrôlée est utilisée dans la bombe à hydrogène ou bombe H.

Cette réaction a aussi lieu dans le coeur de notre Soleil où la température atteint les cent millions de degrés. La fusion nucléaire y est autorégulée par un équilibre entre la pression de l'explosion produite et la force de gravitation qui écrase la masse énorme du Soleil sur elle-même. Cette réaction est la source d'énergie de la vie sur Terre.
 

crazyflash: Radio Atomic

La radio active de DJ Atomic émet 3 styles de programmes: Le style ALPHA Roméo très chic mais très relou. Peu pénétrant au niveau audimatière. Le style BETA Bondieu un brin écolo, mais bonne musique électronique. Le style GAMMA Toutissu très commercial, mais très énergétique et lumineux.