La radioactivité, propriété que présentent certains types de matière émettant de l'énergie et des particules subatomiques spontanément. C'est, en substance, un attribut de noyaux atomiques individuels.
Un noyau instable se décomposera spontanément, ou se décomposera, en une configuration plus stable mais ne le fera que de quelques manières spécifiques en émettant certaines particules ou certaines formes d'énergie électromagnétique. La désintégration radioactive est une propriété de plusieurs éléments naturels ainsi que des isotopes artificiels des éléments. La vitesse à laquelle un élément radioactif se désintègre est exprimée en termes de demi-vie; c'est-à-dire le temps requis pour que la moitié d'une quantité donnée de l'isotope se désintègre. Les demi-vies varient de plus de 1 000 000 000 d'années pour certains noyaux à moins de 10 −9deuxième (voir ci-dessous Taux de transitions radioactives). Le produit d'un processus de désintégration radioactif - appelé la fille de l'isotope parent - peut lui-même être instable, auquel cas, lui aussi, se désintègre. Le processus se poursuit jusqu'à la formation d'un nucléide stable.
La nature des émissions radioactives
Les émissions des formes les plus courantes de désintégration radioactive spontanée sont la particule alpha (α), la particule bêta (β), le rayon gamma (γ) et le neutrino. La particule alpha est en fait le noyau d'un atome d' hélium-4, avec deux charges positives 4 / deux He. Ces atomes chargés sont appelés ions. L'atome d'hélium neutre a deux électrons à l'extérieur de son noyau équilibrant ces deux charges. Les particules bêta peuvent être chargées négativement (bêta moins, symbole e -) ou chargées positivement (bêta plus, symbole e +). La particule bêta moins [β -] est en fait un électron créé dans le noyau pendant la désintégration bêta sans aucune relation avec le nuage électronique orbital de l'atome. La particule bêta plus, également appelée positron, est l'antiparticule de l'électron; une fois réunies, deux de ces particules s'anéantiront mutuellement. Les rayons gamma sont des radiations électromagnétiques telles que les ondes radio, la lumière et les rayons X. La radioactivité bêta produit également le neutrino et l'antineutrino, des particules sans charge et de très faible masse, symbolisées respectivement par ν et ν.
Dans les formes moins courantes de radioactivité, des fragments de fission, des neutrons ou des protons peuvent être émis. Les fragments de fission sont eux-mêmes des noyaux complexes avec généralement entre un tiers et deux tiers la charge Z et la masse A du noyau parent. Les neutrons et les protons sont, bien sûr, les éléments de base des noyaux complexes, ayant approximativement une masse unitaire à l'échelle atomique et ayant respectivement une charge nulle ou une charge positive unitaire. Le neutron ne peut pas exister longtemps à l'état libre. Il est rapidement capturé par les noyaux dans la matière; sinon, dans l'espace libre, il subira une désintégration bêta-moins en un proton, un électron et un antineutrino avec une demi-vie de 12,8 minutes. Le proton est le noyau de l'hydrogène ordinaire et est stable.
Types de radioactivité
Les premiers travaux sur la radioactivité naturelle associée aux minerais d'uranium et de thorium ont identifié deux types distincts de radioactivité: la désintégration alpha et bêta.
Pourriture alpha
Dans la désintégration alpha, un ion hélium énergétique (particule alpha) est éjecté, laissant un noyau fille de numéro atomique deux de moins que le parent et de masse atomique numéro quatre de moins que le parent. Un exemple est la désintégration (symbolisée par une flèche) de l'isotope abondant de l'uranium, 238 U, à une fille du thorium plus une particule alpha:
L'énergie libérée (Q) en millions d'électrons volts (MeV) et la demi-vie (t 1⁄2) sont données pour cela et les réactions suivantes. Il convient de noter que dans les désintégrations alpha, les charges, ou nombre de protons, indiqués en indice sont en équilibre des deux côtés de la flèche, tout comme les masses atomiques, indiquées en exposant.
