La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette





télécharger 231.84 Kb.
titreLa radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette
page1/5
date de publication13.10.2019
taille231.84 Kb.
typeDocumentos
d.20-bal.com > loi > Documentos
  1   2   3   4   5

INTRODUCTION
La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette découverte est rapidement exploitée par l’Homme, autant dans le domaine médical que dans celui du nucléaire ou de l’industriel. Dès lors, le corps humain est constamment soumis à la radioactivité, naturelle ou artificielle. Celle-ci, ne se voit ni ne s’entend. C’est pourquoi elle engendre la peur ; peur justifiée : son emblème, sorte de trèfle à trois feuilles noires sur fond jaune, signale le danger pour l’Homme. Cependant, plusieurs générations de chercheurs ont su la mettre au profit de la médecine afin de diagnostiquer et de soigner l’organisme.

Nous pouvons donc nous demander : comment la radioactivité a-t-elle contribué d’une part à des avancées technologiques et d’autre part dans le traitement de certaines pathologies ?

Ainsi, pour saisir l’importance de la radioactivité dans le domaine médical, il nous faut d’abord, comprendre ce qu’est la radioactivité et ses conséquences sur le corps humain.
I. Qu’est-ce que la radioactivité ?
Il y a plus de cent ans, Henri Becquerel, Pierre et Marie Curie recevaient le prix Nobel de Physique pour la découverte de la radioactivité naturelle. Cette découverte marquera un tournant dans l’histoire des sciences, modifiant du tout au tout nos vues sur la matière .La radioactivité n’est pas une invention de l’Homme mais un phénomène nucléaire qui a toujours existé, une sorte d’alchimie naturelle.

Comment ce phénomène a-t-il été découvert ?


  1. L’histoire d’une découverte


1895 : Wilhelm K. Röntgen découvre les rayons X. Sa découverte sera à l’origine des travaux d’Henri Becquerel.
1896 : Henri Becquerel découvre que l’uranium émet un rayonnement inconnu qu’il nommera « les rayons uraniques ».
1897 : Joseph John Thomson découvre l’électron
1898 : Pierre et Marie Curie découvrent le polonium et le radium
1899 : Ernest Rutherford identifie les rayons α et β
1900 : Paul Villard découvre le rayonnement γ
1903 : Ernest Rutherford et Frédérick Soddy établissent la théorie des réactions nucléaires
1905 : Albert Einstein énonce la formule de l’équivalence de la masse et de l’énergie : E=mc²
1910 : Marie Curie prouve que le radium est un élément radioactif. Elle établit sa masse atomique
1912 : Ernest Rutherford et Niels Bohr proposent un modèle planétaire pour l’atome (système solaire en miniature)
1913 : Ernest Rutherford découvre le proton
1912 : James Chadwick découvre le neutron. Carl Anderson met en évidence le positon.
1933 : Wolfgang Pauli postule l’existence du neutrino.
1934 : Irène et Frédéric Joliot Curie découvrent la radioactivité artificielle.
1938 : Ottan Hahn et Fritz Strassmann découvrent la fission des noyaux d’atomes lourds sous l’action des neutrons.
1939 : Hans Von Halban, Fréderic Joliot et Lew Kowarski démontrent que la fission de l’uranium peut provoquer une réaction en chaîne.
1945 : La bombe atomique éclate à Hiroshima et Nagasaki ; création en France du Commissariat à l’énergie atomique (CEA)


Lauréat

Année

Discipline

W. K. Röntgen

1901

Physique

Becquerel Henri Antoine

1903

Physique

Curie, Marie

1903

1911

Physique

Chimie

Joliot- Curie, Irène et Fréderic

1935

Chimie

Ernest Rutherford

1908

Chimie

Soddy Frederick

1902

1921

Chimie

Chimie




  1. Les différents rayonnements :

Tous les éléments sont constitués d’atomes, c'est-à-dire de noyaux autour desquels gravitent des électrons. Le noyau est environ 100 000 fois plus petit que l’atome lui-même. La masse de ce dernier est pourtant essentiellement concentrée dans ce noyau, constitué de 2 sortes de nucléons : les neutrons, de charge électrique nulle, et les protons de charge électrique positive. En revanche, les électrons, de masse négligeable, ont une charge électrique négative.



Figure 1:L'atome



Un atome possède autant de protons que d’électrons, il est donc électriquement neutre. Si un atome perd ou gagne des électrons, il devient un ion.

En général, le noyau possède une force de cohésion suffisante pour qu’il ne bouge pas, c’est un élément stable. Mais parfois, le noyau est trop lourd : il est instable ; il « vomit » en quelque sorte des particules… Que se passe-t-il au sein de l’atome ?

D’habitude, les protons, qui portent des charges électriques positives, se repoussent entre eux. En revanche, les neutrons et les protons s’attirent mutuellement. Lorsque les forces d’attraction équilibrent les forces de répulsion, le noyau est stable. Par contre, si ces forces ne se compensent pas le noyau est instable. Il va alors se transformer en d’autres noyaux ayant des propriétés différentes, tout en émettant des rayonnements : on dit qu’ils se désintègrent. Il y a une transmutation de la matière. C’est ce phénomène que l’on nomme la radioactivité.

La radioactivité est donc une désintégration de l’atome par émission de rayonnements.

Quels sont ces rayonnements ?
Il existe trois sortes de rayonnements : rayonnements α, β et γ.
-Le rayonnement α (alpha) : Il concerne les noyaux qui possèdent un excès de nucléons, c'est-à-dire de protons et de neutrons. Ainsi, ils cherchent un gain de stabilité en expulsant des noyaux d’hélium (deux protons et deux neutrons). Par exemple, le radium, de masse atomique A= 226, se transforme en radon de masse atomique A= 222 en rejetant un noyau d’hélium.



Figure 2: le rayonnement alpha


Cependant, si le noyau est encore trop lourd, il se casse spontanément en deux noyaux identiques avec émission de neutrons: c’est la fission spontanée.


Figure 3: fission d'un atome
-Le rayonnement β : on distingue deux sortes de radioactivités β

Le rayonnement β- concerne les noyaux possédant un excès de neutrons qu’ils transforment en protons par émission d’un électron et d’une petite particule neutre, de masse extrêmement faible : l’antineutrino électronique.




La radioactivité β+ concerne des radionucléides possédant un surplus de protons qu’ils transforment en neutrons par émission d’un positon (électron positif, antimatière de l’électron) et d’un neutrino électronique, homologue de l’antineutrino.

On trouve également une autre alternative à la désintégration β+ : c’est la capture électronique, ou capture K : certains noyaux possédant un excès de protons absorbent un électron proche (électron K) de manière à transformer un proton en neutron. Un électron peut alors prendre la place laissée vacante dans le cortège électronique.
-Le rayonnement γ (gamma) : c’est un rayonnement électromagnétique de même nature que la lumière visible et les rayons X : il est formé de photons. Cette radioactivité accompagne les précédentes dans les cas où le noyau fils, émis alors avec une énergie supérieure à la normale, évacue ce « trop-plein-d’énergie » sous la forme de rayonnements électromagnétiques. Il y a alors désexcitation du noyau fils.




Les rayonnements α, β et γ sont classés en fonction de leur pouvoir de pénétration.

Le rayonnement α, émettant de grosses particules à une vitesse de 15 000 km/s, peut être arrêté par une simple feuille de papier.

Le rayonnement β, émettant des particules plus petites à une vitesse de 270 000 km/s, franchit facilement une feuille de papier mais est arrêté par une simple feuille métallique, plusieurs mètres d'air ou quelques millimètres d'aluminium.

Le rayonnement γ, en revanche, est très pénétrant. Il est formé de photons dont la vitesse est de l’ordre de 300 000 km/s et ne peut donc être arrêté que par plusieurs mètres de béton ou plusieurs décimètres de plomb.


La désintégration des noyaux radioactifs par ces rayonnements permet d’obtenir la stabilité des nouveaux noyaux.

Par exemple, le résultat de la chaîne de désintégration de l’uranium 238 est le plomb 206, noyau stable avec 82 protons et 124 neutrons. Tous les éléments participant à cette désintégration constituent la famille radioactive de l’uranium (l’ensemble des noyaux issus d’un même noyau « père » forment une famille radioactive).



Figure 4:chaîne de désintégration de l’uranium 238

Rutherford et Soddy furent les premiers à mettre en évidence une durée caractéristique de chaque élément radioactif, la demi-vie (ou période), durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs d’un échantillon se sont désintégrés.

Au bout de deux demi-vies, subsisteront en moyenne un quart des noyaux initiaux (la moitié de la moitié) ; au bout de trois demi-vies, un huitième (la moitié du quart), et ainsi de suite…



Figure 5: décroissance radioactive

Par exemple, l’uranium238 a une période radioactive de 4,5 milliards d’années. C’est cette détermination qui a permis de fixer l’âge de la Terre, l’uranium étant l’élément le plus ancien.

De ce fait, nous pouvons déduire que la Terre a toujours été soumise à la radioactivité, ce qu’on appelle la radioactivité naturelle.


  1. Deux sortes de radioactivité :


La radioactivité existe dans l’Univers depuis son origine, évaluée actuellement à 15 milliards d’années. Elle est présente dans la Terre et dans l’atmosphère et chacun de nous est légèrement radioactif.
Grâce à l’uranium, nous pouvons affirmer que le sol est radioactif. Mais comment l’atmosphère peut-elle l’être ?

La croûte et le manteau terrestre subissent en permanence des transmutations des noyaux d’atomes radioactifs. Le radon est un des éléments de la chaîne de désintégration de l’uranium. Ce gaz, constamment présent dans l’atmosphère, est donc radioactif. Ainsi, l’atmosphère est en permanence traversée par des rayonnements radioactifs.

En conséquence, tout être vivant est continuellement exposé à un environnement radioactif.

Par ailleurs, l’Homme consomme régulièrement des substances provenant de la terre. La radioactivité est donc aussi présente à l’intérieur qu’à l’extérieur de l’organisme.

Cependant, cette radioactivité naturelle n’est pas néfaste à l’Homme, étant en assez faible quantité.

Ainsi, depuis la création de l’Univers, tous les êtres vivants sont « plongés » dans un bain de radioactivité, d’origine naturelle en grande partie. Ce n’est qu’en 1934, que Frédéric et Irène Curie découvrent la radioactivité artificielle.
La radioactivité artificielle est la radioactivité de noyaux fabriqués par une technique humaine. En 1919, des physiciens savaient transformer un noyau d’atome stable en un autre noyau stable par bombardement de noyaux d’hélium (rayonnement α), mais on n’avait jamais observé la formation de noyaux radioactifs.

On pouvait alors se demander si en bombardant un noyau d’atome stable avec des projectiles «adaptés », on pouvait voir un nouveau noyau radioactif, un noyau radioactif artificiel. La réponse s’avèrera positive lorsque, en 1934, Fréderic et Irène Joliot-Curie fabriquent le premier isotope radioactif artificiel : en bombardant une feuille d’aluminium avec un rayonnement α provenant du polonium, ils créent du phosphore 30, un radionucléide artificiel du phosphore 31 stable. Puis, très rapidement, le phosphore 30 artificiel se désintègre spontanément en silicium 30. Cette désintégration s’accompagne de l’émission d’un positon.

La radioactivité artificielle est régie par les mêmes lois que la radioactivité naturelle.

Les rayonnements émis peuvent être, selon l’isotope :

-une émission de noyau d’hélium (rayonnement α), c’est le cas du plutonium 239. 

-une émission d’électrons négatifs (rayonnement β-), c’est le cas du technétium 99.

-une émission d’électrons positifs (rayonnement β+), ceux-ci n’étant émis que par des isotopes artificiels, c’est le cas du phosphore 30.

-une émission du rayonnement γ qui accompagne souvent les émissions α et β.

Le nombre de noyaux radioactifs artificiels est très important. On peut les fabriquer à la demande, selon les besoins médicaux, scientifiques ou industriels.

 
Quelques exemples d’éléments radioactifs artificiels :

Éléments chimiques

Période radioactive

Tritium

12,3 ans

Carbone 11

20, 4 minutes

Oxygène 15

2,04 minutes

Phosphore 32

14,3 jours

Soufre 35

87,5 jours

Cobalt 60

5,27 ans

Strontium 90

28,2 ans

Iode 123

13,2 heures

Césium 137

30,2 ans

Thallium 201

3,04 jours

Plutonium 239

24 100 ans



Cette radioactivité, qu’elle soit naturelle ou artificielle, ne peut être décelée par les sens humains. Seuls les détecteurs, mis au point par les scientifiques, permettent de détecter la présence des rayonnements et d’effectuer des mesures.

Il existe plusieurs détecteurs :

-le film photographique et l’électroscope sont les plus anciens. Le film photographique, qui noircit sous l’effet des rayonnements ionisants, est souvent utilisé pour les personnes travaillant avec des substances radioactives. Celui-ci joue le rôle de dosimètre c'est-à-dire qu’il permet de contrôler continuellement la dose de rayonnement qui les a atteintes.


  1   2   3   4   5

similaire:

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconChapitre p 4 radioactivité Historique

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconProgramme d’emc au lgt lgt joliot-Curie de Sète Niveau Seconde : «Egalité et discrimination»

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconUne énigme de la radioactivité : le neutrino
«Il était sept fois la révolution, Albert Einstein et les autres» : Etienne klein, Physicien au Commissariat à l'Energie Atomique...

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconNoter dans les cases des noms des différents personnages présents (voir ci-dessus)
«libre exercice des cultes» : la religion appartient désormais exclusivement au domaine de la vie privée. Cette loi n’est donc pas...

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconQui habite à Poitiers, 10 Boulevard Bajon. Devant le succès rencontré,...
«Les Cyclotouristes Poitevins», est déposée à la Préfecture de la Vienne. Le but de l’association est «de pratiquer et d’encourager...

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconUniversité Aix Marseille III
«un phénomène isolé, mais […] un phénomène parmi un ensemble de possibles présentant une certaine distribution de probabilités»

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconDes différences avec un Parc Naturel National
«sanctuaire», géré par un établissement public à caractère administratif, placé sous la tutelle du ministre chargé de l'environnement,...

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette icon1. Vous développez conjointement un travail qui jusqu’à présent a...
«machine Marx». Cette mise en question a guidé notre relecture de Marx, mais aussi tous nos autres travaux depuis 2004. C’est le...

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconAlimentation de la Corse au gaz naturel
«alimentation en gaz naturel par le gazoduc Algérie-Sardaigne-Italie (galsi) et son raccordement à la Corse (projet Cyrénée), ou...

La radioactivité est un phénomène exclusivement naturel jusqu’en 1934 où Irène et Frédéric Joliot-Curie découvrent la radioactivité artificielle. Cette iconRésumé: L'érosion hydrique est un processus dont l'ampleur reste...






Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
d.20-bal.com