Département physiqueParticules radioactives :
Nous allons voir les différents particules radioactives, leur modes de fonctionnement, etc...
Les particules alpha sont émis par des noyaux instables de grande masse atomique. Elles sont constituées de deux protons et deux neutrons combinés en une particule identique au noyau d'hélium. Elle sont émises par des noyaux radioactifs comme l'uranium ou le radium. Parfois le noyau reste dans un état excité, il faut l'émission d'un rayon gamma pour permettre au noyau d'évacuer cet excès d'énergie et de retourner à l'état fondamental. Il faut noter que l'énergie d'une particule alpha varie selons la taille du noyau, les plus gros émettent des particules de plus haute énergie. A cause de leur masse et de leur charge importante, elle sont facilement absorbées par la matière et ne peuvent parcourir que quelques centimètres dans l'air. Elles peuvent être arrêtées par une feuille de papier ou par la partie externe de la peau et ne sont donc en général pas dangereuses pour la santé, sauf si la source est inhalée ou ingérée. Contrairement à la désintégration bêta, la désintégration alpha est soumise à la force nucléaire forte et est caractéristique des noyaux lourds (masse atomique > 200). Lorsqu'une particule alpha est émise, la masse atomique d'un élément diminue du fait de la perte de quatre nucléons. Ayant perdu deux protons, l'atome considéré voit son nombre atomique diminuer de deux, se transformant en un nouvel élément.
La radioactivité bêta est un type de désintégration radioactive dans laquelle un électron ou un positron est émis. On parle de désintégration β- si c'est un électron et β+ si c'est un positron (particule chargée positivement). La désintégration bêta se fait par l'intermédiaire d'une force nucléaire faible.
Les désintégrations gamma sont souvent produites en même temps que d'autres formes de radiations. En fait quand un noyau émet une particule alpha ou bêta, il reste souvent dans un état excité. Il descend alors vers un niveau d'énergie plus bas en émettant un rayon gamma. Les rayons gamma, sont des rayonnements électromagnétiques qui diffèrent des UV, des rayons X ou de la lumière du visible uniquement par leur fréquence et donc par l'énergie de leurs photons. Les rayons gamma ont la fréquence la plus élevée, et sont donc les plus énergétiques des rayonnements électromagnétiques. Les rayonnements gamma ont des fréquences inférieures à 30 exahertz. Ils peuvent avoir une énergie allant de quelques keV à plusieurs centaines de GeV. Le rayonnement gamma de source cosmique résulte des événements les plus violents de l'univers : jets relativistes produits par des trous noirs super massifs, sursauts gamma, etc. L'énergie de ces photons gamma émis peuvent atteindre des centaines de GeV. Le blindage contre les rayons gamma requiert des grandes quantités de matière. Aucune épaisseur de matière n'arrête 100% des rayons gamma mais plus le numéro atomique (Z) est élevé, plus l'atténuation est forte. On utilise souvent le plomb Z=82. La formule d'atténuation d'un pourcentage de X%, correspond à une épaisseur E (en cm), selon la formule : E=[ln(1/1-X)]/µ (où µ=0,693147 coefficient d'absorption du plomb, pour les rayons gamma). Pour éliminer 99%, il faut donc 6,6 cm et pour 99,99% 13 cm.. Pour les blindages au béton, selon la même formule, avec µ=0,1155. Il faut 19,9 cm de béton pour éliminer 90% des radiations gamma.
