Enseignement scientifique : l'utilité de la radioactivité

« Intro: Le phénomène de la radioactivité a été découvert à la fin du XIXe siècle par les physiciens Henri Becquerel et Pierre et Marie Curie.Poursuivant leurs travaux, Frédéric et Irène Joliot-Curie ont mis en évidence la transformation des atomes de l’uranium. Depuis, la radioactivité est devenue un sujet d’études à l’échelle mondiale et est de plus en plus présentes dans notre quotidien Ce qui nous amène à nous demander à quoi peut-elle servir ? Afin de répondre à cette question nous verrons d’abord ce qu’est la radioactivité, puis son utilité et enfin nous observerons qu’elle peut être dangereuse. I) Qu’est-ce que c’est ? a) Noyau/atome La radioactivité est la propriété qu’ont certains noyaux atomiques de se transformer spontanément en émettant divers rayonnements Les noyaux atomiques instables sont à l’origine du rayonnement radioactif.

Un atome est constitué d’un noyau lui-même fait d’un agglomérat de neutrons et de protons autour duquel tournent des électrons.

Si un noyau d’atome contient trop de neutrons et de protons, il est instable.

Pour retrouver sa stabilité, il éjecte des neutrons et des protons.

Il émet alors des particules, c'est-à-dire de l’énergie, et des rayons, c’est ce qu’on appelle la radioactivité. Penchons nous davantage sur cette recherche de stabilité (désintégration) b) désintégration = radioactivié Certains noyaux sont trop lourds, par ex le noyaux de l’uranium 238.

A cause de cette instabilité, son noyau va se désintégrer spontanément en émettant quelques nucléons qui vont donc se détacher du noyau.

Cette particule émise est appelée particule Alpha. Ici elle correspond à un noyau d’hélium. Du coup, le reste du noyau ne sera plus de l’uranium puisqu’il ne reste que 90 protons. Ceci est le premier type de radiocativé, la radioactivité alpha. Autre cause d’instabilité, lorsqu’il y a un excès de neutrons.

Pour se stabiliser, ces noyau peuvent émettre une particule bêta -.

Elle correspond à un électron. Puis il y a les noyaux ayant trop de protons.

Ils vont aussi se désintégrer en émettant cette fois une particule bêta +, un position. Une désintégration radioactive est modélisée par une équation qui respecte la conservation du nombre de charge Z (chiffre bas) et du nombre de masse A.

(chiffre haut) Enfin, il reste une dernière radioactivité, la radioactivité gamma. La plupart d noyaux issus d’une désintégartion radioactive sont dans un état excité (*), cad ils vt avoir un trop plein d’énergie.

Le retour à leur état fondamental s’accompagne de l’émission d’un rayonnement gamma.

Un rayonnement electromagnétique gamma est un photon de très courte longueur d’onde et donc de très grande énergie ce qui peut les rendre dangereux. Maintenant que nous avons vu ce qu’est la radioactivité nous allons voir ses utilités. II) Plusieurs utilités La radioactivité est utile dans de nombreuses disciplines tel que les domaines de la muséographie, médicaux, et de l’électricté que nous allons observer.

Bien evidémment, dans d'autres domaines elle est aussi utile comme dans l’agriculture. a) La muséographie La muséographie exploite les propriétés de la radioactivité pour identifier, dater et traiter toutes sortes de pièces et de vestiges. Premièrement elle permet l’authentification des œuvres et de leur provenance et l’identification des techniques et matériaux les caractérisant. D’ailleurs, le musée du Louvre, lieu où se situe le Centre de recherche et de restauration des musées de France, utilise Aglaé, un accélérateur de particules.

Sous l’effet des protons et particules alpha, Aglaé peut révéler la composition chimique à partir de la glaçure d’une céramique, identifier le lieu d’extraction à partir des composants des grenats ou encore déterminer la datation à partir des ingrédients d’un vernis. a) Datation En effet, la radioactivité est utile dans le domaine de la datation où il existe différentes méthodes tel que le carbone 14.

Le carbone 14, qui est un isotope radioactif du carbone, se trouve dans toute matière organique et dans les carbonates.

Les chercheurs peuvent estimer l’âge d’un élement grâce à la période du carbone 14 en analysant le rapport entre ce dernier et le carbone 12 contenu dans un échantillon.

En mesurant la radioactivité de l'échantillon, ils peuvent déterminer la quantité de carbone 14.

Ils peuvent ainsi mesurer ce rapport et en déduire l’âge de l’échantillon.

Mais cette âge donné par le carbone 14 n’est pas l’âge réel, pour cela il faut que les chercheurs se réfèrent à une “courbe de calibration” qui est nécessaire car la production de carbone 14 initialement présente dans l'atmosphère varie dans le temps. Cette quantité iniatiale détermine la quantité de ce carbone qui peut être absorbé par les organismes.

+ il y a de carbone 14, plus les organismes vont en incorporer.

Cette courbe est réalisée grâce à l’accumulation de résultat et d’étude d’échantillons de référence dont on peut connaître à la fois l’âge réel et la quantité de carbone 14. Une autre méthode de datation utilisant la radioactivité existe, la datation ESR (La résonance de spin électronique)(Electron spin resonance dating).

Elle permet de dater les éléments que la précédente ne peut pas comme ceux qui datent de + 50 000 ans ou certains matériaux comme les os.

Elle mesure la quantité d’électrons non appariés dans les structures cristallines qui étaient auparavant exposées au rayonnement naturel. L’âge d’une substance peut être déterminé en mesurant la dose de rayonnement reçue depuis sa formation. Outre le fait que la radioactivité permet de dater, avec son rayonnement gamma elle permet la conservation et la consolidation des objets fragiles par irradiation ainsi que la stérilisation. L’irradiation gamma est utilisée pour durcir certaines résines dont on imprègne les objets, afin de consolider les objets les plus fragiles. Le rayonnement gamma est aussi utilisé pour tuer les organismes en arrachant les électrons des atomes de leurs cellules.

Les insectes, champignons et moisissures y sont sensibles, à des doses différentes, tout comme l’homme : plus l’organisme est simple, plus la dose doit être importante pour être efficace.

Cette irradiation n’altère pas le matériel et ne le rend pas non plus radioactif à l’issue du traitement.

Il peut être manipulé dès sa sortie de l’irradiateur sans danger.

Cette utilisation de ce rayon permet également de stériliser aussi bien des artefacts que des pièces. b) Médical Dans le domaine médical, la radioactivité est utilisée, on appelle cela la médecine nucléaire.

Cette médecine est présente dans l'imagerie et la radiothérapie. 1) imagerie En imagerie, le patient reçoit une petite quantité de produit radioactif par voie intraveineuse, par voie.... »