Radioactivité et noyau atomique

1. Le noyau atomique

Un atome est composé d’un noyau (protons + neutrons) et d’électrons. Le noyau est noté A/Z X où :

• A = nombre de masse (protons + neutrons)
• Z = numéro atomique (nombre de protons)
• X = symbole de l’élément

Exemple : Le carbone 12 est noté 12/6 C (6 protons, 6 neutrons).

2. Isotopes

Les isotopes sont des atomes d’un même élément (même Z) mais avec un nombre de neutrons différent (A différent).

Exemple : Le carbone a 3 isotopes naturels : 12/6 C, 13/6 C et 14/6 C (radioactif).

3. Radioactivité

La radioactivité est la transformation spontanée d’un noyau instable en un autre noyau, avec émission de rayonnements (α, β, γ).

• Rayon α : noyau d’hélium (4/2 He), peu pénétrant.
• Rayon β : électron (0/-1 e) ou positron (0/+1 e), plus pénétrant.
• Rayon γ : onde électromagnétique, très pénétrant.

Exemple : Le 226/88 Ra (radium) se désintègre en 222/86 Rn (radon) avec émission d’un rayon α.

4. Loi de décroissance radioactive

La désintégration suit une loi exponentielle : N(t) = N₀ × e^(-λt)

• N(t) = nombre de noyaux restants à l’instant t
• N₀ = nombre initial de noyaux
• λ = constante radioactive (en s⁻¹)
• t = temps écoulé

Exemple : Si λ = 0,01 s⁻¹, après 100 s, il reste environ 37% des noyaux initiaux.

5. Demi-vie (T₁/₂)

La demi-vie est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs se désintègrent.

Exemple : Le 14/6 C a une demi-vie de 5 730 ans. Après 5 730 ans, il reste la moitié du carbone 14 initial.

6. Applications

• Médecine : imagerie (scanner), traitement (curiethérapie).
• Datation : carbone 14 pour les fossiles.
• Industrie : contrôle de soudures, stérilisation.

Attention : Les rayonnements sont dangereux ! Utiliser des écrans adaptés (plomb, béton).