Réussite Haïti – Physique NS4
Fiche 28 – Radioactivité & désintégration nucléaire
Noyaux instables – désintégrations α, β⁻, β⁺, γ – stabilité des noyaux.
Objectif : comprendre pourquoi certains noyaux sont instables, connaître les trois types de désintégrations nucléaires, leurs équations et leurs propriétés.
1. Qu’est-ce qu’un noyau instable ?
Un noyau atomique peut être instable lorsqu’il possède :
- trop de neutrons,
- trop de protons,
- ou un excès d’énergie interne.
Un noyau instable se transforme spontanément en un autre noyau : c’est la radioactivité.
2. Désintégration α (alpha)
Émission d’un noyau d’hélium :
^{A}_{Z}X → ^{A-4}_{Z-2}Y + ^{4}_{2}He
- perte de 2 protons et 2 neutrons ;
- diminution importante de la masse du noyau ;
- particules α fortement ionisantes.
3. Désintégration β⁻ (bêta moins)
Un neutron se transforme en proton :
^{A}_{Z}X → ^{A}_{Z+1}Y + e⁻ + ν̅
- émission d’un électron (β⁻),
- augmentation du numéro atomique Z,
- masse A inchangée.
4. Désintégration β⁺ (bêta plus)
Un proton se transforme en neutron :
^{A}_{Z}X → ^{A}_{Z-1}Y + e⁺ + ν
- émission d’un positon (e⁺),
- diminution du numéro Z,
- A reste constant.
5. Émission γ (gamma)
Le noyau passe d’un état excité à un état plus stable :
^{A}_{Z}X* → ^{A}_{Z}X + γ
- pas de changement dans le noyau,
- émission d’un photon γ très énergétique.
6. Lois de conservation
- Conservation du nombre de masse : A avant = A après.
- Conservation du numéro atomique : Z avant = Z après.
- Conservation de la charge électrique.
7. Activité radioactive & demi-vie
Activité A
Nombre de désintégrations par seconde :
A = λ N
- A en becquerels (Bq),
- N : nombre de noyaux restants,
- λ : constante radioactive.
Demi-vie t₁/₂
Temps nécessaire pour que la moitié des noyaux se désintègrent :
N(t) = N₀ / 2^{t / t₁/₂}
La demi-vie est caractéristique de chaque isotope.
8. Effets des rayonnements α, β, γ
- α : très ionisant, faible pénétration.
- β : ionisant moyen, pénétration moyenne.
- γ : très pénétrant, faible ionisation.
9. À retenir absolument
- La radioactivité est une transformation spontanée du noyau.
- α : perte de 4 unités de masse et 2 unités de charge.
- β⁻ : n → p + e⁻.
- β⁺ : p → n + e⁺.
- γ : perte d’énergie, noyau inchangé.
- Lois : conservation de A, de Z et de la charge.
- Demi-vie = temps de désintégration de la moitié des noyaux.