Bilan — S3 · La radioactivité
Un hasard individuel, une loi collective
Qu'est-ce que la radioactivité ?
Certains noyaux sont instables, c'est-à-dire qu'ils se désintègrent spontanément. Ce phénomène s'appelle la radioactivité.
Peut-on prévoir quand un noyau va se désintégrer ?
Non. Pour un seul noyau, l'instant de la désintégration est aléatoire. On ne peut pas le prédire, comme le résultat d'un dé.
On dit qu'un noyau n'a pas de mémoire, car un noyau ancien a autant de chances de se désintégrer qu'un noyau récent.
Alors pourquoi parle-t-on de loi de décroissance ?
Un échantillon macroscopique contient plus de 10²¹ noyaux. À cette échelle, le nombre de noyaux décroît de façon parfaitement régulière.
À RETENIR : chaque noyau se désintègre au hasard, mais l'ensemble des noyaux suit une loi précise. C'est l'idée la plus importante de la séance.
La demi-vie
Qu'est-ce que la demi-vie d'un noyau radioactif ?
C'est la durée nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents se soit désintégrée. On la lit sur la courbe de décroissance.
La demi-vie est-elle la même pour tous les noyaux ?
Non. Elle est caractéristique de chaque type de noyau, et les écarts sont énormes.
| Noyau | Demi-vie |
|---|---|
| nickel 56 | 6 jours |
| radium 226 | 1 600 ans |
| carbone 14 | 5 730 ans |
| uranium 238 | 4,5 milliards d'années |
Combien reste-t-il après plusieurs demi-vies ?
Au bout de n demi-vies, il reste la fraction :
- n : nombre de demi-vies écoulées.
Après 3 demi-vies : 100 % → 50 % → 25 % → 12,5 %, soit 1/8 des noyaux. Pour passer sous 1 %, il faut 7 demi-vies (1/2⁷ = 1/128).
À RETENIR : après 2 demi-vies, il reste 25 % des noyaux, et non 0 %. À chaque demi-vie, on divise par 2 ce qui reste. Les noyaux radioactifs d'un échantillon disparaissent donc peu à peu, et non d'un seul coup.
Côté histoire : Becquerel et les Curie
Becquerel découvre la radioactivité en 1896. Pierre et Marie Curie l'étudient ensuite et découvrent deux nouveaux éléments, le polonium et le radium.
Les carnets de laboratoire de Marie Curie sont contaminés au radium. Il faudra encore les surveiller pendant des milliers d'années.
La suite
La décroissance radioactive est très régulière, donc elle peut servir d'horloge. Chaque type de noyau a sa propre demi-vie.
Peut-on utiliser cette horloge pour trouver l'âge d'une momie, d'un tableau ou d'une planète ?