La radioactivité ? Un phénomène naturel !

La radioactivité ? Un phénomène naturel !

Connais-tu le Dr Robert Bruce Banner ? Sans doute répondras-tu « non » à cette question.  Et « l’Incroyable Hulk », ce géant hypermusclé qui affiche une superbe couleur verte : vous voyez de qui il s’agit ? En réalité, ces deux personnages imaginaires ne sont qu’une seule et même personne. Le pauvre Dr Banner se transforme en effet en « Incroyable Hulk », un superhéros de l’univers Marvel, suite à une exposition accidentelle aux rayons gamma émis lors d’une explosion atomique. Et en bon superhéros qu’il devient après son exposition aux radiations, il permet ensuite à l’un ou l’autre malheureux de sortir d’un mauvais pas...

De la (science) -fiction ? Absolument ! Par contre en ce qui concerne les rayons gamma, les scénaristes américains de l’incroyable géant vert sont dans le bon.

Oui, lors d’une explosion atomique, il y a émission de rayons gamma. En d’autres termes, une radioactivité est créée. Et dans le cas d’une bombe, c’est évidemment violent et extrêmement dangereux. Découvrez plus bas ce que sont les rayons gamma. Il vaut mieux ne pas s’y frotter !

Une « lumineuse » découverte française

On a parlé de fiction. Mais sais-tu que la radioactivité est surtout un phénomène naturel ? Et que sa découverte n’a que 120 ans ?

C’est en 1896 qu’Henri Becquerel, un physicien français, découvre la radioactivité. Dans son laboratoire, il travaille en fait sur la phosphorescence. On le sait, les matières phosphorescentes émettent de la lumière dans le noir après une exposition à la lumière (voir aussi l'article sur la bioluminescence: "Quand la nature brille de mille feux...")

Henri Becquerel pensait que cette phosphorescence pouvait « impressionner des plaques photographiques », comme le fait la lumière. Il a donc mené des expériences avec des plaques photographiques scellées dans du papier noir et les mettait en contact avec différents matériaux phosphorescents. Puis il étudiait les plaques photographiques. Mais il n’y avait rien à voir !.... Sauf quand ces plaques, qui ne voyaient donc pas la lumière du jour, étaient mises en contact avec différentes formes d’uranium. Dans ce cas, les plaques photographiques étaient imprimées comme par magie !

Un prix Nobel pour les parents de la “radioactivité spontanée”

Becquerel comprit que l’uranium émettait son propre rayonnement, un rayonnement encore inconnu. Et que celui-ci était suffisamment important pour impressionner la plaque photographique.

Marie Curie s’intéressait aussi à ce type de phénomène. Avec son mari, Pierre Curie, elle identifia quelques éléments chimiques à l’origine de ce genre de radiation : le polonium et le radium (va aussi lire l'article sur Marie Curie). 

En 1903, Pierre et Marie Curie, mais aussi Henri Becquerel, se partageront d’ailleurs le prix Nobel de Physique pour la découverte de cette “radioactivité spontanée”.

Depuis, Becquerel a donné son nom à une unité de mesure qui mesure l’activité d’une source radioactive. L’unité “becquerel” mesure le nombre de désintégrations de noyaux atomiques par seconde...

 

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La radioactivité est donc un phénomène physique naturel. D’où vient-elle ? De la désintégration de noyaux atomiques instables… Non, tous les éléments chimiques dans la nature ne sont pas stables!  On les appelle des “radionucléides”.

En se désintégrant, ces radionucléides se transforment en d’autres éléments chimiques. Pendant cette transformation, l’atome expulse son énergie excédentaire sous la forme de rayonnements invisibles : c’est la radioactivité.

Il existe trois types de désintégration atomique : alpha, bêta et gamma. Et autant de rayonnements aux propriétés différentes.

  • ALPHA : La désintégration alpha entraîne l’émission d’un rayonnement… alpha. Le rayonnement alpha est émis par les atomes possédant trop de protons ou de neutrons. Ce rayonnement prend la forme d’un noyau d’atome d’hélium composé de deux protons et de deux neutrons. On l’appelle la particule alpha. Sa portée dans l’air est de quelques centimètres seulement et, bonne nouvelle, il peut être arrêté par une simple feuille de papier. Un exemple?  Le noyau de radium 226 se transforme en radon 222. Les 4 masses atomiques manquantes expulsées sous forme de rayonnement prennent donc l’aspect d’une particule alpha.
  • BÊTA : La désintégration bêta entraîne donc l’émission d’un rayonnement… bêta. Cela se produit dans les noyaux instables où il existe une trop grande différence entre le nombre de protons et de neutrons. Le rayonnement est ici composé d’un électron ou d’un antiélectron. Bon, ici on ne vous en dit pas plus. Mais sachez que le rayonnement bêta à une portée de quelques mètres et qu’il peut être arrêté par une feuille d’aluminium.
  • GAMMA: Enfin, il y a le rayonnement gamma. C’est le plus énergétique de tous. Ici, le rayonnement émis est une sorte de rayon X super puissant. C’est le plus puissant des trois. Pour l’arrêter, il faut un mur de béton ou de plomb d’un bon mètre d’épaisseur!

Le but à atteindre : la stabilité

Que deviennent les atomes radioactifs ? Ils donnent naissance à d’autres atomes… radioactifs eux aussi. Mais au fil du temps, à force de se désintégrer, ils finissent par devenir des éléments stables. Prenons l’exemple de l’uranium 238. Il passe en cascade par différents stades (thorium 234, Uranium 234, radium 226 etc…) pour arriver à la forme stable de plomb 226. Cela prend quand même pas mal de temps. L’uranium 238 est même le champion toutes catégories dans ce domaine. Il lui faut des milliards d’années (4,5 pour être précis) pour voir sa radioactivité diminuer de moitié !

Et toi, brilles-tu dans le noir ?

Et à propos, sais-tu que toi aussi, du moins ton corps, émet en continu de la radioactivité ? Pas de panique ! Elle est extrêmement faible. Et en réalité, c’est surtout à cause des aliments que tu avales que cette radioactivité se produit. Certains atomes présents dans les aliments sont en effet (très faiblement !) radioactifs. Il s’agit surtout du potassium 40 et du carbone 14. Chaque seconde, un adulte de 70 kilos émet quelque 8000 becquerels, sous forme de rayonnement bêta, essentiellement.

Comme l’unité est très petite, cela ne présente aucun problème. Sinon, vous ne seriez pas devant votre écran pour lire cet article !

Quelques applications utiles de la radioactivité

Depuis Marie Curie et Henri Becquerel, l’Homme a appris à maîtriser et à utiliser l’énergie atomique dans son intérêt. Elle est par exemple utile pour :

- produire de l’électricité
- diagnostiquer diverses maladies et soigner des cancers
- étudier l’histoire de la Terre
- dater des objets, des œuvres d’art
- Stériliser certains aliments contre des bactéries indésirables
- contrôler des matériaux sans les détruire

 

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