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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 19 — #27
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LES TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE
image sur une plaque photographique en absence de toute lumière. La radioactivité se manifeste par l’émission par le noyau de particules α (noyaux d’atomes d’hélium 4
2 He se déplaçant
à vitesse élevée), de particules β − (électrons) ou de particules β + (positons, voir plus loin).
L’émission de particules est souvent accompagnée de radiation de haute énergie (rayons γ).
La radioactivité est un phénomène aussi bien naturel qu’artificiel : il est observé dans des
noyaux rencontrés à l’état naturel (comme l’uranium), et dans des noyaux instables issus de
procédés nucléaires artificiels.
Types de radioactivités observées
Le premier type de radioactivité est la radioactivité de type α : il s’agit du phénomène de
libération de particules α par le noyau. C’est précisément le phénomène observé dans le cas
de l’uranium (isotope 238
92 U). Le processus est décrit par l’équation nucléaire :
238
92 U
=
234
90 Th +
4
2 He.
Le produit qui apparaît est du thorium Th car le numéro atomique Z qui résulte du départ
de la particule α est égal à Z = 92 − 2 = 90. La réaction est une transmutation nucléaire
(transformation d’un élément chimique défini par son numéro atomique en un nouvel élément
chimique défini lui aussi par son numéro atomique).
Lors de l’écriture d’une équation nucléaire, il convient de veiller à la conservation
du nombre de protons et du nombre de neutrons.
Le deuxième type de radioactivité est la radioactivité de type β − : il s’agit du phénomène
de libération d’électrons extrêmement rapides. Dans les équations nucléaires, les électrons
sont notés 0
−1 e (−1 indique la charge négative). Afin de respecter les lois de conservation
de l’énergie et de la quantité de mouvement, PAULI a constaté dès 1930 que la réaction
s’accompagne de l’émission de particules appelées antineutrinos (électroniques) et notées
0
0 ν e . Nous proposons l’exemple de décomposition de l’indium (isotope 116
49 In) :
116
49 In
=
116
50 Sn +
0
−1 e +
0
0 ν e .
Notons la conservation du nombre de masse et l’augmentation de une unité du numéro atomique.
Les électrons ne préexistent pas dans le noyau, le processus correspond à la transformation d’un neutron en proton dans le noyau dont le bilan suivant peut rendre
compte :
1
0 n
=
1
1 p +
0
−1 e +
0
0 ν e .
Dans le bilan précédent p désigne le proton et n désigne le neutron.
Le troisième type de radioactivité est la radioactivité de type β + : il s’agit du phénomène
de libération de positons. Le positon (ou positron) est l’antiparticule de l’électron : il s’agit
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LES TRANSFORMATIONS DE LA MATIÈRE
image sur une plaque photographique en absence de toute lumière. La radioactivité se manifeste par l’émission par le noyau de particules α (noyaux d’atomes d’hélium 4
2 He se déplaçant
à vitesse élevée), de particules β − (électrons) ou de particules β + (positons, voir plus loin).
L’émission de particules est souvent accompagnée de radiation de haute énergie (rayons γ).
La radioactivité est un phénomène aussi bien naturel qu’artificiel : il est observé dans des
noyaux rencontrés à l’état naturel (comme l’uranium), et dans des noyaux instables issus de
procédés nucléaires artificiels.
Types de radioactivités observées
Le premier type de radioactivité est la radioactivité de type α : il s’agit du phénomène de
libération de particules α par le noyau. C’est précisément le phénomène observé dans le cas
de l’uranium (isotope 238
92 U). Le processus est décrit par l’équation nucléaire :
238
92 U
=
234
90 Th +
4
2 He.
Le produit qui apparaît est du thorium Th car le numéro atomique Z qui résulte du départ
de la particule α est égal à Z = 92 − 2 = 90. La réaction est une transmutation nucléaire
(transformation d’un élément chimique défini par son numéro atomique en un nouvel élément
chimique défini lui aussi par son numéro atomique).
Lors de l’écriture d’une équation nucléaire, il convient de veiller à la conservation
du nombre de protons et du nombre de neutrons.
Le deuxième type de radioactivité est la radioactivité de type β − : il s’agit du phénomène
de libération d’électrons extrêmement rapides. Dans les équations nucléaires, les électrons
sont notés 0
−1 e (−1 indique la charge négative). Afin de respecter les lois de conservation
de l’énergie et de la quantité de mouvement, PAULI a constaté dès 1930 que la réaction
s’accompagne de l’émission de particules appelées antineutrinos (électroniques) et notées
0
0 ν e . Nous proposons l’exemple de décomposition de l’indium (isotope 116
49 In) :
116
49 In
=
116
50 Sn +
0
−1 e +
0
0 ν e .
Notons la conservation du nombre de masse et l’augmentation de une unité du numéro atomique.
Les électrons ne préexistent pas dans le noyau, le processus correspond à la transformation d’un neutron en proton dans le noyau dont le bilan suivant peut rendre
compte :
1
0 n
=
1
1 p +
0
−1 e +
0
0 ν e .
Dans le bilan précédent p désigne le proton et n désigne le neutron.
Le troisième type de radioactivité est la radioactivité de type β + : il s’agit du phénomène
de libération de positons. Le positon (ou positron) est l’antiparticule de l’électron : il s’agit
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