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8.2. De multiples réactions nucléaires
11 est à remarquer que, dans le cas où l'un des noyaux (réactifs ou produits) est
dans un état excité, avec une énergie interne supplémentaire E*, il faut prendre en
compte cette énergie dans l'expression de Q. Par exemple, un noyau excité ~ 1
1
X~ peut
se désexciter sous la forme ~ 1
1
X~ ~ ~
1
1
X 1 ( + Q) en émettant un photon d'énergie
Q = E* = hv. D'une façon générale, l'énergie libérée par une réaction nucléaire se
retrouve sous trois formes : énergie cinétique des corps massifs produits, énergie hv
des photons émis, énergie interne d'excitation.
8.2.2 Réactions a, f3 et y
Réaction a. Certains noyaux instables se désintègrent en émettant un noyau
d'hélium-4 iHe, aussi appelé particule a:
Ax ~ A-4y + 4He
Z
Z-2
2
(8.25)
Par exemple, la désintégration radioactive de l'uranium-238 :
(8.26)
est responsable d'une part importante de la production naturelle d'hélium sur Terre.
Les particules a produites dans de telles réactions ont une énergie cinétique de
l'ordre de 5 MeV, c'est-à-dire une vitesse de l'ordre de 5 % de c, ce qui implique
d'utiliser la relativité restreinte pour rendre compte de leur mouvement.
Du fait de leur masse (m(iHe) ' . : : : : ' . 4,0026u) et de leur charge (+2 e) relativement
importantes, les particules a interagissent facilement avec les atomes environnants
et perdent rapidement leur énergie, même lorsqu'ils se propagent dans l'air ambiant.
Quelques centimètres d'air suffisent alors à les arrêter.
Comme applications principales de la radioactivité a, citons les détecteurs de
fumée par ionisation
1 et les microgénérateurs d'énergie (pour les satellites par
exemple). Un exemple de microgénérateur d'énergie utilisant la radioactivité a est
représenté sur la figure 8.1 .
Réactions [3. Un noyau peut être instable parce qu'il est trop riche en neutrons. Un
de ses neutrons peut alors se transformer spontanément en proton suivant la réaction :
1
1
0
- 0 -
on ~ 1 P + - 1 e +o Ve
où Ve est une particule neutre, très légère, appelée antineutrino électronique.
(8.27)
1. Dans ce type de détecteur, un matériau radioactif émetteur de particules a: ionise l'air entre deux
électrodes, créant ainsi un courant électrique mesurable. Lorsque des particules de fumée pénètrent dans
le détecteur, elles absorbent une partie des particules a:, induisant une baisse du courant qui déclenche
l'alarme. Du fait de la nocivité des produits radioactifs utilisés, ces détecteurs sont désormais interdits
en France.
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11 est à remarquer que, dans le cas où l'un des noyaux (réactifs ou produits) est
dans un état excité, avec une énergie interne supplémentaire E*, il faut prendre en
compte cette énergie dans l'expression de Q. Par exemple, un noyau excité ~ 1
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X 1 ( + Q) en émettant un photon d'énergie
Q = E* = hv. D'une façon générale, l'énergie libérée par une réaction nucléaire se
retrouve sous trois formes : énergie cinétique des corps massifs produits, énergie hv
des photons émis, énergie interne d'excitation.
8.2.2 Réactions a, f3 et y
Réaction a. Certains noyaux instables se désintègrent en émettant un noyau
d'hélium-4 iHe, aussi appelé particule a:
Ax ~ A-4y + 4He
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(8.25)
Par exemple, la désintégration radioactive de l'uranium-238 :
(8.26)
est responsable d'une part importante de la production naturelle d'hélium sur Terre.
Les particules a produites dans de telles réactions ont une énergie cinétique de
l'ordre de 5 MeV, c'est-à-dire une vitesse de l'ordre de 5 % de c, ce qui implique
d'utiliser la relativité restreinte pour rendre compte de leur mouvement.
Du fait de leur masse (m(iHe) ' . : : : : ' . 4,0026u) et de leur charge (+2 e) relativement
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Quelques centimètres d'air suffisent alors à les arrêter.
Comme applications principales de la radioactivité a, citons les détecteurs de
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Réactions [3. Un noyau peut être instable parce qu'il est trop riche en neutrons. Un
de ses neutrons peut alors se transformer spontanément en proton suivant la réaction :
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où Ve est une particule neutre, très légère, appelée antineutrino électronique.
(8.27)
1. Dans ce type de détecteur, un matériau radioactif émetteur de particules a: ionise l'air entre deux
électrodes, créant ainsi un courant électrique mesurable. Lorsque des particules de fumée pénètrent dans
le détecteur, elles absorbent une partie des particules a:, induisant une baisse du courant qui déclenche
l'alarme. Du fait de la nocivité des produits radioactifs utilisés, ces détecteurs sont désormais interdits
en France.
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