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Radioactivité programme de chimie
Rayonnement gamma alpha et beta En général, l'émission gamma se produit avec les émissions alpha et bêta. Les rayons gamma ne possèdent ni charge ni masse, l'émission de rayons gamma par un noyau ne s'accompagne pas d'un changement de la nature chimique du noyau, mais correspond plutôt à la perte d'une certaine quantité d'énergie (désexcitation d'un état instable du noyau atomique). La particule primaire alpha ou bêta et un rayon gamma associé sont généralement émis quasi simultanément. Quelques cas d'émissions alpha et bêta non accompagnées de rayons gamma sont toutefois connus , certains isotopes produisent une émission gamma pure. Les particules alpha ou bêta sont éjectées de leur noyau d'origine à des vitesses vertigineuses. Elles sont ralenties et stoppées au passage dans la matière, principalement par l'interaction avec les électrons présents dans cette dernière, et provoquent la formation de plusieurs ions. De plus, les particules alpha émises par une même substance sont éjectées pratiquement toutes à la même vitesse. Ainsi, les particules alpha provenant du polonium-210 parcourent 3,8 cm dans l'air avant d'être complètement arrêtées et celles émises par le polonium-212 parcourent 8,5 cm dans les mêmes conditions. La mesure de la distance parcourue par les particules alpha est utilisée pour identifier les isotopes. Les particules bêta sont éjectées à des vitesses supérieures à celles des particules alpha et pénètrent plus profondément dans la matière. Toutefois, les particules bêta peuvent être émises à des vitesses variables pour un même isotope et les émetteurs bêta ne peuvent être différenciés que par les vitesses maximales et moyennes caractéristiques de leurs particules bêta. Cette distribution en énergie des particules bêta a nécessité l'hypothèse de l'existence d'une particule non chargée, sans masse, appelée neutrino, qui accompagne toute désintégration bêta. Les rayons gamma ont une portée plusieurs fois supérieure à celle des particules bêta et peuvent, dans certains cas, traverser plusieurs centimètres de plomb. Les rayons gamma ne portent pas de charge et ne peuvent pas causer d'ionisation aussi facilement que les particules alpha ou bêta. Les rayons bêta produisent 1/100 à 1/200 de l'ionisation générée par les rayons alpha par centimètre de leur trajectoire, cette ionisation est particulièrement facile à observer quand la matière est gazeuse. Les rayons gamma produisent 1/100 environ de l'ionisation des rayons bêta. Les compteurs de Geiger-Müller et autres chambres d'ionisation, fondés sur ce principe, sont utilisés pour détecter les quantités respectives des rayons alpha, bêta et gamma. L'unité officielle de mesure de la radioactivité est le Becquerel (Bq) : une désintégration par seconde. Il existe d'autres modes de désintégration en plus des trois mentionnés ci-dessus. Quelques isotopes peuvent émettre des positrons, particules identiques aux électrons, mais de charge opposée. Le processus d'émission des positrons est également considéré comme une désintégration bêta et est nommé «émission bêta-plus» pour la distinguer de l'habituelle émission d'électrons négatifs. L'émission des positrons se réalise par la conversion, dans le noyau, d'un proton en neutron, entraînant ainsi une diminution du numéro atomique d'une unité. Un autre mode de désintégration, connu sous le nom de capture d'électron K, consiste en la capture d'un électron par le noyau, suivie de la transformation d'un proton en neutron. Ici aussi, le résultat final est la diminution d'une unité de numéro atomique de l'élément de départ. Le processus n'est observable que parce que le départ d'un électron de son orbite s'accompagne de l'émission d'un rayon X. Certains isotopes, notamment l'uranium-235 et plusieurs isotopes des éléments transuraniens artificiels, sont capables de désintégration par un processus de fission spontanée au cours de laquelle le noyau se divise en deux fragments. Enfin, au milieu des années quatre-vingt, un mode de désintégration unique en son genre a été observé : les isotopes de radium de masses 222, 223 et 224 émettent un noyau de carbone-14 à la place de la désintégration habituelle, avec émission de rayonnement alpha.
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