Comment calculer la force et le travail
Apprenez a calculer la force (F = ma) et le travail (W = Fd) etape par etape. Couvre la force resultante, le theoreme de l'energie cinetique, la puissance et les applications.
Qu'est-ce que la desintegration radioactive ?
La desintegration radioactive est le processus par lequel un noyau atomique instable perd de l'energie en emettant des particules ou du rayonnement. C'est un processus aleatoire au niveau atomique individuel : il est impossible de predire quand un atome specifique se desintegrera, mais le taux de desintegration d'un grand nombre d'atomes est previsible statistiquement. La radioactivite a ete decouverte par Henri Becquerel en 1896 et etudiee par Marie et Pierre Curie. Les isotopes radioactifs (radio-isotopes) sont des atomes dont le noyau a un rapport neutrons/protons qui le rend instable.
Types de desintegration
Il existe trois types principaux de desintegration. La desintegration alpha emet une particule alpha (2 protons + 2 neutrons, identique a un noyau d'helium), reduisant le nombre atomique de 2 et le nombre de masse de 4. La desintegration beta emet un electron (beta-moins) ou un positron (beta-plus), changeant un neutron en proton ou vice versa. L'emission gamma est l'emission d'un photon de haute energie lorsque le noyau passe d'un etat excite a un etat de moindre energie, sans changement de composition. Chaque type a un pouvoir de penetration different : alpha est arrete par une feuille de papier, beta par quelques millimetres d'aluminium, gamma par plusieurs centimetres de plomb.
La demi-vie
La demi-vie (t_1/2) est le temps necessaire pour que la moitie des atomes radioactifs d'un echantillon se desintegrent. La formule de desintegration est : N = N0 * (1/2)^(t/t_1/2), ou N est le nombre d'atomes restants, N0 est le nombre initial et t est le temps ecoule. Les demi-vies varient enormement : l'iode-131 a une demi-vie de 8 jours, le cobalt-60 de 5,27 ans, le cesium-137 de 30 ans, le carbone-14 de 5 730 ans et l'uranium-238 de 4,5 milliards d'annees. Apres 10 demi-vies, il ne reste qu'environ 0,1 % du materiau original.
Datation radioactive
La datation radioactive utilise les demi-vies pour determiner l'age des materiaux. La datation au carbone-14 mesure le rapport C-14/C-12 dans les materiaux organiques : les organismes vivants maintiennent un ratio constant avec l'atmosphere, mais apres la mort, le C-14 se desintegre sans etre remplace. Avec une demi-vie de 5 730 ans, le C-14 est utile jusqu'a environ 50 000 ans. Pour les roches et les mineraux plus anciens, les systemes uranium-plomb, potassium-argon et rubidium-strontium sont utilises, permettant de dater des echantillons de millions a milliards d'annees.
Applications et protection
Les radio-isotopes ont de nombreuses applications. En medecine, le technetium-99m est utilise pour l'imagerie diagnostique et l'iode-131 pour traiter les maladies thyroidiennes. En industrie, les sources radioactives sont utilisees pour la radiographie industrielle, les jauges d'epaisseur et les detecteurs de fumee (americium-241). En energie, la fission de l'uranium-235 et du plutonium-239 alimente les centrales nucleaires. La protection contre les rayonnements repose sur trois principes : le temps (minimiser l'exposition), la distance (les rayonnements diminuent avec le carre de la distance) et le blindage (materiaux de haute densite pour absorber les rayonnements).