Nuledo Compacta

La radioactivité est un processus de désintégration des noyaux d’atomes, dans lequel un atome d’un élément est transformé en un ou plusieurs atomes d’un autre élément. Le résultat de la désintégration est un rayonnement ionisant, qui est composé de particules transportant l’énergie excédentaire libérée pendant la désintégration. Certains éléments radioactifs se trouvent communément dans la nature, tels que l’uranium ou le radon. Ils sont responsables de la radioactivité naturelle à laquelle nous sommes exposés tout au long de notre vie. Cependant, si l’on génère artificiellement des matières radioactives, on appelle cela un rayonnement artificiel.

Le rayonnement radioactif est une émission de particules émanant d’un matériau soumis à une désintégration radioactive. Toutefois, tous les matériaux ne transmettent pas les mêmes particules. Il existe trois types de rayonnement de base :
Alpha, dans lequel les particules sont des noyaux d’hélium, et qui est si peu pénétrant que même le papier l´arrête.
Bêta, dans lequel les particules sont des électrons ou des positrons, et qui est arrêté par une couche mince de métal.
Gamma, dans lequel les particules sont des photons, qui ne peuvent être arrêtées que par une épaisse couche de plomb ou par un matériau similaire.

Les noyaux des atomes sont composés de deux types de particules : les protons et les neutrons où le nombre de protons détermine l´élément pour lequel il est le noyau. Le rapport entre le nombre de protons et de neutrons dans le noyau détermine ensuite si une transformation radioactive aura lieu. Autrement dit, si l’élément n’est pas satisfait de son nombre de neutrons, il est radioactif.

Dans la vie quotidienne comme dans la science au début du XXe siècle, il semblait que le monde était gouverné par la mécanique newtonienne. Dans cette mécanique, les corps changent de position et de vitesse en fonction de la façon dont les forces agissent sur eux. De nombreuses expériences très précises ont, cependant, conduit les scientifiques à créer une autre description du monde, la mécanique quantique. Dans le monde quantique, il n’est pas logique de parler de vitesse ou de trajectoire à laquelle nous sommes habitués. Au lieu de cela, nous introduisons la probabilité d’apparition de corps dans différents endroits. Par exemple, si nous prenons un noyau d’un atome chargé positivement et l’entourons d’électrons chargés négativement, le système ne se comporte pas comme une analogie du système solaire miniature. Les électrons ne tourneront pas autour du noyau sur différentes orbites. La meilleure façon de se le représenter est d’imaginer un nuage d’électrons autour du noyau. La densité des nuages détermine la probabilité de trouver un électron dans un endroit donné.

Les noyaux d’atomes radioactifs, qu’ils soient naturels ou artificiels, se désintègrent au niveau du noyau des autres nucléides (des atomes ayant d’autres nombres de particules dans le noyau). Beaucoup de ces désintégrations, cependant, conduisent à des noyaux, également radioactifs. Dans ce cas, le noyau se désintégrera jusqu’à ce qu’il devienne un noyau stable. Ce processus est appelé chaîne de désintégration. Dans la chambre à brouillard, par exemple, il est possible d´observer la désintégration du radon 220 en polonium 216, qui est si instable qu’elle se désintègre presque immédiatement en plomb 212. Ensuite, nous voyons deux particules alpha, une de chaque désintégration, volant quasiment à partir du même endroit. La chaîne de désintégration du radon continue ensuite à travers trois autres désintégrations jusqu’au produit stable final, le plomb 208.

Le rayonnement est bien omniprésent, mais lorsque les organismes y sont exposés en quantités excessives, cela a des effets néfastes sur leur santé. Le rayonnement radioactif est « un bon serviteur, mais un mauvais maître ». Si nous voulons utiliser les rayonnements pour notre propre bénéfice, nous devons également assurer la sécurité de tous et de l’environnement. La catastrophe de Tchernobyl n’a pas été une simple coïncidence, mais avant tout, un manquement significatif au respect des procédures de sécurité applicables à l’exploitation d’une centrale nucléaire. Si toutes les procédures sont suivies correctement, les centrales nucléaires sont dès lors une source d’électricité très sûre, comme le prouvent les centrales du monde entier.

La TEP, la tomographie par émission de positrons, est une méthode de diagnostic basée sur des matériaux radioactifs avec une courte demi-vie. Il est injecté dans le corps et se concentre dans les tissus métaboliquement actifs tels que les tumeurs cancéreuses. Si nous détectons ensuite l’endroit à partir d’où les particules de radiation s’envolent, nous sommes en mesure de déterminer l’emplacement de la tumeur. La protonthérapie, au contraire, est une méthode curative dans laquelle la tumeur est irradiée par une émission de protons. Les protons sont utilisés parce qu’ils ont moins d’effets secondaires que les autres formes de rayonnement.

Les particules élémentaires sont des particules qui n’ont pas de structure interne, c’est-à-dire qu’ils ne peuvent pas être divisés en d’autres sous-particules. Auparavant, les scientifiques pensaient que les protons, les neutrons, les photons et les électrons étaient des particules de base. Aujourd’hui, nous savons que seuls les électrons et les photons sont des particules élémentaires, et que le proton et le neutron sont composés de quarks et de gluons. En outre, d’autres particules élémentaires ont été découvertes : le muon, le tauon, les bosons W+, W- et Z0, le boson de Higgs et le neutrino. Toutes les autres particules sont alors constituées de ces particules élémentaires.

Les particules composites sont composées de particules élémentaires. Par exemple, les particules alpha sont composées de deux protons et de deux neutrons, chaque proton et neutron étant toujours constitué de trois quarks et de gluons.

Les bananes constituent un aliment riche en potassium. Le potassium est, par hasard, l’un des éléments qui contient une radioactivité relativement élevée en raison de la présence des isotopes naturels. Le potassium 40 est un élément spécial du fait qu’il peut subir la désintégration gamma, bêta+ et bêta-. Le rayonnement bêta+ est, par ailleurs, composé d’antimatière, à savoir de positrons, qui sont des antiparticules d’électrons. Mais il n´est pas nécessaire de succomber à la panique, car il n’est pas humainement possible de consommer suffisamment de bananes pour manifester un quelconque effet de la radioactivité.

Le rayonnement radioactif provient non seulement de notre planète, mais aussi de l’espace. Heureusement, la plus grande partie est capturée par l’atmosphère ou par le champ magnétique de la Terre, nous protégeant ainsi de ses effets secondaires. Le rayonnement secondaire provient alors de l’interaction des rayons cosmiques avec les molécules d’air dans l’atmosphère. Les particules, que les physiciens ont appelées Oh-My-God, était les particules capturées par le détecteur de rayonnement cosmique en 1991. La particule Oh-My-God a gagné son nom parce que son énergie était bien plus élevée que celle de toute autre particule observée.

Le modèle standard est le modèle actuel des particules et interactions, en règle générale, accepté.
Il est possible de l’imaginer assez facilement. Nous divisons, pour cela, les particules du modèle standard en deux groupes imaginaires : les briques et le mortier. Par briques, comprenons le premier groupe de particules qui créent la matière et construisent l’univers. Les quarks et les leptons font partie des particules de matière. Ensuite, le mortier peut être considéré comme le deuxième groupe de particules, le porteur de force. Il agit tel un liant, maintenant ensemble les objets dans l’univers et qui est responsable de leurs interactions.
Le modèle standard comprend également le boson de Higgs, une particule que les scientifiques recherchaient depuis plus d’un demi-siècle et qu´ils ont fini par trouver au CERN en 2013.
Le modèle standard de la physique des particules semblait initialement être la théorie ultime de tout, permettant d’expliquer toute la physique. Comme ce fut le cas dans toutes les autres branches de la physique, même cette théorie a rencontré des situations inexplicables. Quand bien même il n’est pas tout à fait exact, le modèle standard reste toujours très utile et crée un espace d’exploration suffisamment important pour d’autres recherches.

Les particules les plus rapides pouvant être rencontrées sont les rayons cosmiques ou celles que nous accélérons artificiellement par l’intermédiaire des accélérateurs de particules. Comme prédit par la théorie connue de la relativité d’Albert Einstein et selon les observateurs de ce type de particules, il semble que le temps s´écoule plus lentement pour celles-ci. Les particules n’ont pas de montre, toutefois, si elles sont instables, nous pouvons observer en combien de temps cette particule se désintègre et la comparer aux particules qui ne bougent pas. Nous constatons ainsi que les particules en mouvement se désintègrent plus lentement, en d’autres termes, le temps s’écoule donc plus lentement pour les particules en mouvement.

L’élément est radioactif s’il n’est pas satisfait du nombre de neutrons dans son noyau. Par conséquent, si nous voulons créer un élément de rayonnement radioactif, nous devons « forcer » certains neutrons ou protons. Une telle transformation est appelée transmutation et est réalisée en irradiant la matière par le biais d’un rayonnement radioactif comme pour les particules alpha, les protons ou les neutrons.

Pendant la désintégration radioactive, beaucoup d’énergie est libérée et est emportée par le rayonnement. Cependant, l’énergie des particules de rayonnement ne peut pas être utilisée directement alors, nous devons la laisser être absorbée dans la matière qui, ainsi, se réchauffe. Par la suite, nous retirons la chaleur, en évaporons l’eau et produisons de l’électricité avec une turbine à vapeur. Nous pouvons dire que ce processus est identique à celui d’une centrale à charbon avec une façon différente de chauffer l’eau.

Le rayonnement radioactif est aussi parfois appelé rayonnement ionisant. Ce nom fait référence à la capacité d’extraire des électrons de molécules. Si cela se produit, il se forme un radical libre, qui est un type de molécules très réactif. Les radicaux libres à l’intérieur des cellules de notre corps peuvent alors réagir avec les molécules d’ADN portant les informations génétiques. Les cellules ont de nombreux mécanismes à gérer, et si une telle interaction est trop importante, cela peut donner naissance à un cancer ou une maladie due au rayonnement.