Bilan — S3 · La radioactivité
Un hasard individuel, une loi collective
Qu'est-ce que la radioactivité ?
Certains noyaux sont instables : ils se désintègrent spontanément. C'est la radioactivité.
Peut-on prévoir quand un noyau va se désintégrer ?
Non. L'instant de désintégration d'un noyau individuel est aléatoire : impossible à prédire, comme le résultat d'un dé.
Un noyau n'a pas de mémoire : survivre longtemps ne le rend ni plus fragile, ni plus solide.
Simulation de la décroissance avec des dés
Alors pourquoi parle-t-on de loi de décroissance ?
Parce qu'à l'échelle d'un échantillon macroscopique — plus de 10²¹ noyaux — la population décroît de façon parfaitement régulière.
À RETENIR : l'aléatoire individuel fabrique une loi collective. C'est le cœur 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.
Courbe de décroissance du radium 226
La demi-vie est-elle la même pour tous les noyaux ?
Non : elle est caractéristique du noyau considéré, et les écarts sont vertigineux.
| 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 ne reste pas 0 % mais 25 %. À chaque demi-vie, on divise par 2 ce qui reste. Un échantillon radioactif ne s'éteint jamais d'un coup.
Côté histoire : Becquerel et les Curie
La radioactivité a été découverte par Becquerel en 1896, puis explorée par Pierre et Marie Curie, qui ont isolé le polonium et le radium.
Les carnets de laboratoire de Marie, contaminés au radium, resteront à surveiller pendant encore des milliers d'années.
La suite
La décroissance radioactive est une horloge d'une régularité parfaite, dont chaque noyau fixe le tic-tac.
Et si on la faisait tourner à l'envers, pour lire l'âge d'une momie, d'un tableau ou d'une planète ?