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La matière est faite d’atomes, la plupart du temps assemblés en molécules. Au cœur de ces atomes, se trouve un noyau, 10 000 à 100 000 fois plus petit. La radioactivité est un phénomène qui se produit dans les noyaux dits "instables". Le phénomène est difficile à observer : il a fallu attendre 1896 pour que soient décelés des rayonnements d’origine inconnue, émis par des sels d’uranium.

Certains noyaux atomiques instables sont la source de rayonnements. Ces rayonnements sont des particules émises par des noyaux avec une grande énergie.

Pour quelles raisons certains noyaux sont-ils instables ? Pourquoi émettent-ils un rayonnement plutôt qu’un autre ? À quel rythme se désintègrent-ils et pendant combien de temps ? Comment mesure-t-on leur degré de radioactivité ? Quelle est l’origine de ces rayonnements auxquels nous sommes soumis ? Quels sont les principaux corps radioactifs ?

Pour trouver les réponses à ces questions, Science.gouv vous invite à explorer le chapitre intitulé "Le phénomène" du site radioactivité.com.
L’extrait qui suit permet de s’initier à la radioactivité en comprenant ce qu’est un atome et les mouvements qui l’animent. Le site radioactivité.com est produit par l’IN2P3, le CNRS, et le Ministère de l’Enseignement supérieur et de la recherche.

L’atome, un pas vers l’infiniment petit ...

L’atome, qu’on imagine volontiers comme une sphère pleine, est en réalité composé surtout de vide. Frédéric Joliot le compara un jour "à un pépin d’orange placé sur l’obélisque de la Concorde avec des poussières tournant autour à la distance de l’Hôtel Crillon".

Frédéric Joliot avait raison. Une caméra, capable de saisir au vol les mouvements dans l’atome, montrerait en son centre un noyau (le pépin), des électrons aux alentours (les poussières), et du vide. Ces minuscules électrons se déplacent si vite qu’en une fraction de seconde, ils parcourent un très grand nombre de fois l’espace qui entoure le noyau. C’est ainsi que nous avons l’impression que l’atome est plein.
Le noyau est lui-même composé de particules, des nucléons, qui se répartissent en deux espèces : les protons et les neutrons. Les nucléons sont deux mille fois plus lourds que l’électron. Tous les noyaux ne sont pas stables. C’est au sein de ceux qui sont instables que se produit la radioactivité.

Le phénomène de la radioactivité qui se produit au cœur de l’atome est un phénomène de l’infiniment petit. Il faut garder à l’esprit l’extrême petitesse des atomes et leur très grand nombre.

Un monde avec ses lois ....

A son échelle, non seulement l’atome apparaît composé de vide mais il suit ses propres lois. Par exemple, il possède une structure en couches à laquelle nous nous sommes familiarisés mais qui est étonnante. Les électrons occupent des niveaux d’énergie bien déterminés et ne parcourent pas n’importe quelle orbite. Le noyau, beaucoup plus petit, a aussi des niveaux d’énergie. Les niveaux d’énergie des électrons et du noyau ne sont pas expliqués par la physique classique qui est inadaptée pour décrire l’infiniment petit. Le comportement des particules dans l’atome sont régies par les lois de la mécanique quantique.
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Iconographie :
L’image familière de l’atome avec ses électrons tournant comme des planètes autour du noyau est plaisante mais assez éloignée de la réalité. Elle rend toutefois compte du fait que toute la matière, ou presque, se retrouve concentrée dans un minuscule noyau. Le reste est composé de vide ou circulent des électrons deux mille fois plus légers. Le noyau est environ cent mille fois plus petit que l’atome. Les électrons ne décrivent pas des orbites mais se partagent l’espace autour du noyau.

Source :
Chapitre Le phénomène, site internet la radioactivité .com. Auteurs : C. de la Vaissière, J. Laberrigue-Frolow, Y. Sacquin, F. Hubaut, G. Audi, E. Huffer, JP. Husson, I. Billard. Réalisation : LEDEN, EDP Sciences.

A voir aussi :

Le site internet Marie Curie, par exemple :
La compréhension de l’émission alpha, bêta, gamma

La radioactivité naturelle, conséquences dans d’autres domaines. Cette page explique par exemple comment la radioactivité a permis d’estimer l’âge de la terre.