Rayonnement alpha

Rayonnement alpha

Radioactivité α

La radioactivité alpha (ou rayonnement alpha, symbolisé α) est une forme de désintégration radioactive où un noyau atomique X\, éjecte une particule alpha et se transforme en un noyau Y\, de nombre de masse diminué de 4 et de numéro atomique diminué de 2.

Phénomène physique

Émission d'une particule Alpha.

La désintégration alpha peut être vue comme une forme de fission nucléaire où le noyau père se scinde en deux noyaux fils dont l'un est un noyau d'hélium.

{}^A_ZX \to {}^{A-4}_{Z-2}Y + {}^4_2He

ou

{}^A_ZX \to {}^{A-4}_{Z-2}Y + \alpha

où A représente le nombre de masse, Z le numéro atomique.

Il est vite apparu un lien remarquable entre l'énergie disponible de la réaction (pratiquement, l'énergie cinétique de la particule α) et la période radioactive du noyau père : les périodes sont d'autant plus grandes que l'énergie disponible est petite. Cette observation a mené à une interprétation de la désintégration comme due à un effet tunnel entre le puits de potentiel intranucléaire et l'extérieur de la barrière de potentiel coulombienne existant entre les deux noyaux finaux ; ceci constitue le fondement du modèle de Gamow.

Spectre énergétique

Au niveau énergétique, la désintégration α présente un spectre de raie, signature de la différence des masses des noyaux père et fils. En particulier, un même noyau père peut (statistiquement) mener au noyau fils dans des états différents : son fondamental, ou un de ses états excités.

Les particules α montrent très généralement une énergie cinétique faible (par rapport à l'énergie de masse de la particule α), valeurs inférieures à 10 MeV : elles sont donc non relativistes. Ce fait, associé à leur caractéristique de particules chargées (Z=2), leur confère une pénétration faible (quelques centimètres dans l'air).

Exemples

La désintégration de l'uranium 238 s'écrit :

{}^{238}\hbox{U}\;\to\;^{234}\hbox{Th}\;+\;\alpha.

Elle peut être précisée sous la forme :

{}^2{}^{38}_{92}\hbox{U}\;\to\;{}^2{}^{34}_{90}\hbox{Th}\;+\;{}^4_2\hbox{He},

En effet la particule alpha est un noyau d'hélium et la désintégration conserve bien le nombre total de nucléons et la charge électrique totale.

Autre exemple courant, la désintégration du radium qui se transforme en radon :

{}^{226}\hbox{Ra}\;\to\;^{222}\hbox{Rn}\;+\;\alpha.

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