Des noyaux d'atomes qui se transforment spontanément

Dans la nature, un élément peut se transformer en un autre et ce phénomène s’appelle la radioactivité. Explications avec Antoine Drouart, physicien nucléaire au CEA.

Qu’est-ce que la radioactivité ?

La radioactivité est un phénomène par lequel un noyau d’atome instable va spontanément perdre de l’énergie en émettant un rayonnement. Ce noyau d’atome peut alors se transformer en un autre noyau. En revanche, si son nombre de protons change, le noyau d’atome se transformera en un autre élément chimique. Si elle est spontanée, la radioactivité est une transformation aléatoire, car on ne peut pas dire quand un noyau va se désintégrer, mais pour un groupe de noyaux donnés, on peut définir un temps moyen de désintégration (la demi-vie).

Quels sont les types de radioactivité ?

On distingue trois formes de radioactivité.

• La radioactivité alpha : dans cette forme de radioactivité, le noyau de l’atome éjecte un petit noyau d’hélium, constitué de deux protons et de deux neutrons.
• La radioactivité bêta, qui est la transformation d’un neutron du noyau en protons avec l’émission d’un électron et d’un antineutrino électronique. C’est la désintégration bêta moins (β-). Quand il s’agit d’une désintégration bêta plus (β+), où un proton se transforme en neutron avec l’émission d’un positron.
• La radioactivité gamma, où un noyau instable émet un photon (une particule de lumière), mais ne se transforme pas en un autre noyau.

Qu’est-ce que la fission nucléaire ?

La fission nucléaire est le phénomène par lequel un gros noyau d’atomes se casse en deux noyaux plus petits.

La chaine de désintégration

Un noyau radioactif peut se désintégrer en un noyau plus petit et ainsi de suite. Ce phénomène est appelé « la chaine de désintégration ». Elle s’arrête quand le noyau obtenu est stable. Dans notre environnement, les noyaux d’atomes ont trois origines :

• Les noyaux d’atomes qui ont un temps de demi-vie de plus de 100 millions d’années, comme l’uranium 235 présent dans la nature.
• Les noyaux d’atomes qui sont dans les chaines de désintégration de ces noyaux à longue durée de vie, comme le radon, qui n’a aucun isotope stable.
• Les noyaux d’atomes produits en permanence par les réactions nucléaires qui ont lieu entre les rayons cosmiques et les noyaux de notre atmosphère, comme le Carbon 14.
• Les noyaux d’atomes produits par l’homme, dans les réacteurs nucléaires, comme l’iode 131.

Quelle est l'utilité de la radioactivité dans la vie de l'homme ?

• La datation au carbone 14 qui permet de dater des objets, jusqu’à 50 000 ans.
• L’imagerie médicale et la radiothérapie qui utilisent les propriétés des rayonnements radioactifs pour soigner certains cancers. L’électronucléaire utilisé dans les centrales nucléaires, qui utilise l’énergie libérée par la fission pour produire de l’électricité.