⚛️ Physique-chimie📕 Terminale⏱ 2 min de lecture📂 ☢️ Physique du XXᵉ siècle

⚛️ Physique-chimie · Physique du XXᵉ siècle

Radioactivité, décroissance, fission et fusion

Un noyau instable se désintègre spontanément en émettant un rayonnement. La désintégration est aléatoire pour un noyau, mais prévisible pour un grand nombre de noyaux.

Schéma
N(t) = N₀ e^(−λ t)          t½ = ln 2 / λ          A = λ N  (Bq)
E = Δm × c²          après n demi-vies : N = N₀ / 2ⁿ

Lois de Soddy

Lors d'une désintégration, le **nombre de nucléons A et la charge Z** se conservent.

Types de radioactivité

α : émission d'un noyau d'hélium ⁴₂He (Z − 2, A − 4) · β⁻ : n → p + e⁻ + ν̄ (Z + 1) · β⁺ : p → n + e⁺ + ν (Z − 1) · γ : photon émis lors d'une désexcitation du noyau.

Loi de décroissance

N(t) = N₀ e^(−λt) où λ est la constante radioactive (s⁻¹). **Demi-vie t½** : durée au bout de laquelle la moitié des noyaux restent.

Activité

A = λ N en becquerels (désintégrations par seconde). Elle décroît comme N.

Datation

Carbone 14 (t½ ≈ 5 730 ans) pour des restes organiques de moins de ≈ 50 000 ans ; autres couples (uranium-plomb) pour les roches.

Énergie nucléaire

E = Δm c². Fission : un noyau lourd (uranium 235) se casse en deux noyaux plus petits (centrales). Fusion : deux noyaux légers (hydrogène) s'unissent (Soleil, projet ITER). Bilan : la masse diminue, l'énergie est libérée.

Radioprotection

Se protéger : distance, temps d'exposition réduit, écran (papier arrête α, aluminium β, plomb ou béton γ).

💡 Exemple

Après 3 demi-vies il reste N₀ / 2³ = N₀ / 8 noyaux, soit 12,5 %.

📌 À retenir

Pour écrire une désintégration, vérifie les deux conservations : somme des A, somme des Z.

Teste-toi

Après 3 demi-vies, quelle fraction des noyaux radioactifs initiaux reste-t-il ?
  1. 1/8
  2. 1/6
  3. 1/3
  4. 1/9

Réponse : A. 1/8

N = N₀ / 2ⁿ avec n = 3, soit N₀ / 8 (12,5 %).

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Pour aller plus loin

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