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Plus de 98 % de l’énergie libérée se trouve sous la forme d’énergie cinétique de la
particule a.
La vitesse de la particule a par rapport au référentiel du laboratoire est :
v a =
2Ec a
m a
= 15 150 km/s
2.1.c. Cette vitesse est une limite supérieure car l’émission de la particule a peut laisser
le noyau de radon dans un état excité. Les niveaux d’énergie du radon étant quantifiés, le
radium possède un spectre discret d’émission a. Le passage du radon de son état excité à
l’état fondamental se fera par désexcitation g.
2.2.a. La radioactivité b
− c’est l’émission spontanée par un noyau d’un électron et d’un
antineutrino électronique.
A
Z X →
A
Z11 Y 1 e
− 1 n e
C’est l’interaction faible qui est responsable de la radioactivité b
− . Si l’on suppose qu’il
n’y a que le noyau « fils » et l’électron dans l’état final, l’énergie disponible (la chaleur de
réaction Q = (m(
A
Z X) − (m(
A
Z11 Y) 1 m e ))c
2 ) se répartit entre les deux produits finals.
Cependant l’énergie de recul de Y est très faible, puisque sa masse est très supérieure à
celle de l’électron. Le spectre attendu pour l’énergie cinétique de l’électron est donc un
spectre comportant une seule raie, à une valeur très proche de Q. Au contraire, le spectre
observé est continu, couvrant toutes les valeurs de 0 à Q. La seule explication possible
respectant la conservation de l’énergie est l’existence d’une troisième particule émise qui se
partagerait Q avec l’électron. Pauli a postulé l’existence d’une particule neutre et de masse
nulle, donc quasiment indétectable. Il a fallu attendre 1956 pour enfin avoir la preuve
expérimentale de l’existence du neutrino. Très récemment il a été établi que les neutrinos
ont une masse, mais celle-ci est inférieure à 3 eV pour le (anti)neutrino électronique, donc
nous pouvons continuer à la considérer comme nulle dans nos bilans énergétiques.
Dans le noyau subissant une radioactivité b
− , il se produit :
n → p 1 e
− 1 n e
Les noyaux concernés par la radioactivité b
− sont ceux ayant un excès de neutrons
par rapport à la vallée de stabilité. La radioactivité b
− correspond à un déplacement
perpendiculaire à la bissectrice du diagramme (Z, A − Z).
2.2.b La réaction de désintégration s’écrit :
137
55 Cs →
137
56 Ba 1 e
− 1 n e
L’énergie disponible est Q = 1, 16 MeV. Si l’électron emporte la quasi totalité de Q sous
forme cinétique, on a :
Q = (g − 1)m e c
2
⇒ g = 3, 27
1 −
v
2
c 2 =
1
g 2 ⇒ v = 0, 95c
C’est la vitesse maximale des électrons émis. Ils sont évidemment relativistes.
9. PHYSIQUE MODERNE
727
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Plus de 98 % de l’énergie libérée se trouve sous la forme d’énergie cinétique de la
particule a.
La vitesse de la particule a par rapport au référentiel du laboratoire est :
v a =
2Ec a
m a
= 15 150 km/s
2.1.c. Cette vitesse est une limite supérieure car l’émission de la particule a peut laisser
le noyau de radon dans un état excité. Les niveaux d’énergie du radon étant quantifiés, le
radium possède un spectre discret d’émission a. Le passage du radon de son état excité à
l’état fondamental se fera par désexcitation g.
2.2.a. La radioactivité b
− c’est l’émission spontanée par un noyau d’un électron et d’un
antineutrino électronique.
A
Z X →
A
Z11 Y 1 e
− 1 n e
C’est l’interaction faible qui est responsable de la radioactivité b
− . Si l’on suppose qu’il
n’y a que le noyau « fils » et l’électron dans l’état final, l’énergie disponible (la chaleur de
réaction Q = (m(
A
Z X) − (m(
A
Z11 Y) 1 m e ))c
2 ) se répartit entre les deux produits finals.
Cependant l’énergie de recul de Y est très faible, puisque sa masse est très supérieure à
celle de l’électron. Le spectre attendu pour l’énergie cinétique de l’électron est donc un
spectre comportant une seule raie, à une valeur très proche de Q. Au contraire, le spectre
observé est continu, couvrant toutes les valeurs de 0 à Q. La seule explication possible
respectant la conservation de l’énergie est l’existence d’une troisième particule émise qui se
partagerait Q avec l’électron. Pauli a postulé l’existence d’une particule neutre et de masse
nulle, donc quasiment indétectable. Il a fallu attendre 1956 pour enfin avoir la preuve
expérimentale de l’existence du neutrino. Très récemment il a été établi que les neutrinos
ont une masse, mais celle-ci est inférieure à 3 eV pour le (anti)neutrino électronique, donc
nous pouvons continuer à la considérer comme nulle dans nos bilans énergétiques.
Dans le noyau subissant une radioactivité b
− , il se produit :
n → p 1 e
− 1 n e
Les noyaux concernés par la radioactivité b
− sont ceux ayant un excès de neutrons
par rapport à la vallée de stabilité. La radioactivité b
− correspond à un déplacement
perpendiculaire à la bissectrice du diagramme (Z, A − Z).
2.2.b La réaction de désintégration s’écrit :
137
55 Cs →
137
56 Ba 1 e
− 1 n e
L’énergie disponible est Q = 1, 16 MeV. Si l’électron emporte la quasi totalité de Q sous
forme cinétique, on a :
Q = (g − 1)m e c
2
⇒ g = 3, 27
1 −
v
2
c 2 =
1
g 2 ⇒ v = 0, 95c
C’est la vitesse maximale des électrons émis. Ils sont évidemment relativistes.
9. PHYSIQUE MODERNE
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