⚛️ 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.
N(t) = N₀ e^(−λ t) t½ = ln 2 / λ A = λ N (Bq)
E = Δm × c² après n demi-vies : N = N₀ / 2ⁿLois 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).
Après 3 demi-vies il reste N₀ / 2³ = N₀ / 8 noyaux, soit 12,5 %.
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 ?
- 1/8
- 1/6
- 1/3
- 1/9
Réponse : A. 1/8
N = N₀ / 2ⁿ avec n = 3, soit N₀ / 8 (12,5 %).
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