Radioactivité

[Invité shf]

On constate que certains isotopes sont radioactifs, avec des périodes très variables :ex :

 

krypton 85Kr 10,7 ans

tritium 3H 12,3 ans

carbone 14C 5,7 milliers d'années

plutonium 239Pu 24 milliers d'années

iode 129I 17 millions d'années

uranium 235U 710 millions d'années

uranium 238U 4,5 milliards d'années

thorium 232Th 14 milliards d'années

 

D'autres isotopes semblent stables et n'ont pas l'air radioactifs (on n'observe aucune désintégration).

 

La radioactivité est liée à une instabilité du noyeau.

 

Question :

 

Pensez-vous que les isotopes très stables (pas de radioactivité constatée) ne sont pas eux-aussi radioactifs, mais avec une période tellement grande, qu'à notre échelle humaine, une désintégration n'est pas constatable ?

 

Autrement-dit, est-ce que tout noyeau ne présente-t-il pas une instabilité inhérente ?

 

Autrement-dit, est ce que le monde dans lequel nous vivons n'est pas voué à une destruction à longue échéance....

[Jeff Hawke]

Le modèle standard prévoit l'instabilité du proton, avec une période méga longue, heureusement...

 

Cela dit, on n'a pas encore réussi à l'observer. Au fond de mines désaffectés (pour éviter le parasitage par les rayons cosmiques), des masses d'eau considérables sont sous surveillance de la désintégration d'un proton...(Je ne sais plus trop comment ils observent ça).

 

Rien vu pour l'instant (on devrait en observer 2 ou 3 par ans... ).

 

C'est un problème pour le modèle standard.

[yaplusdenuit]

par contre pour le neutron, si j'ai bonne mémoire, la durée de vie est faible: quelques heures je crois....

[Jeff Hawke]

15 minutes, il me semble... (vieux souvenir de lecture de Mr Tompkins explore l'atome...)

 

Il devient un proton et un électron. C'est pas trop grave comme désintégration...

[basque en balade]

regardes ce qu'est un rayon alpha ...

 

mais c'est vite stopé aussi

[Invité shf]

regardes ce qu'est un rayon alpha ...

 

mais c'est vite stopé aussi

 

Oui, rayon alpha = noyeau d'hélium vite stoppé (une feuille de papier suffit), c'est un produit de désintégration, mais parfaitement stable et non radioactif selon les critères actuels, mais là n'est pas la question....

 

La question est : est-ce que tous les noyeaux des éléments repris au tableau de Mendéléev (c.à.d. ce qui constitue notre monde tel que nous y vivons) sont instables ou pas ? Certains le sont : ce sont ceux des matières radioactives, d'autres ont l'air d'être stables.....Mais est-ce le cas ?

[iksarfighter]

Les noyaux sont plus ou moins stables en fonction de l'énergie de liaison par nucléon.

http://www.cours2physique.com/cours-physique-chimie-terminale-s/energie-liaison-par-nucleon.html

Le noyau de fer est l'élément le plus stable de tous, pas(ou peu?) fissile ou fusible. On le retrouve comme élément terminal de fusion dans le creuset des effondrements d'étoiles, juste avant ou même en cohabitation avec les modèles d'étoiles à neutrons.

Faut-il qu'il soit stable pour envelopper un cœur neutronique et subsister !

Par contre je ne saurais affirmer si ces éléments du haut de la courbe sont définitivement stables au sens commun de la radioactivité par désintégration spontanée.

Ils sont toutefois classés dans les éléments "stables".

Je ne sais pas non plus où trouver la réponse si elle existe.

Il est aussi possible que j'ai dit des bêtises.

[Smith]

On constate que certains isotopes sont radioactifs, avec des périodes très variables :ex :

 

krypton 85Kr 10,7 ans

tritium 3H 12,3 ans

carbone 14C 5,7 milliers d'années

plutonium 239Pu 24 milliers d'années

iode 129I 17 millions d'années

uranium 235U 710 millions d'années

uranium 238U 4,5 milliards d'années

thorium 232Th 14 milliards d'années

 

D'autres isotopes semblent stables et n'ont pas l'air radioactifs (on n'observe aucune désintégration).

 

La radioactivité est liée à une instabilité du noyeau.

 

Question :

 

Pensez-vous que les isotopes très stables (pas de radioactivité constatée) ne sont pas eux-aussi radioactifs, mais avec une période tellement grande, qu'à notre échelle humaine, une désintégration n'est pas constatable ?

 

Autrement-dit, est-ce que tout noyeau ne présente-t-il pas une instabilité inhérente ?

 

Autrement-dit, est ce que le monde dans lequel nous vivons n'est pas voué à une destruction à longue échéance....

j'ai lu que la durée de vie du proton est estimée aujourd'hui à 10exp35 années (source : Dictionnaire amoureux du ciel et des étoiles de Trinh Xuan Thuan p:938). Mais comme écrit plus haut, on aurait dû en voir se désintégrer dans les expériences (piscine souterraine). La durée indiquée par TXT, qui doit provenir du modèle standard, est donc sujette à caution.

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Le modèle standard suppose la conservation du nombre baryonique, ce qui implique la stabilité du proton.

 

Note: La conservation du nombre baryonique, veut dire que dans une désintégration, si on a un baryon (état lié à 3 quarks) dans l'état initial on doit retrouver un baryon dans l'état final. Par exemple neutron --> proton + électron + antineutrino électronique. Le neutron et le proton étant des baryons, on en a bien 1 dans l'état initial et 1 dans l'état final.

 

Ce sont certains modèles de grande unification (GUT) qui supposent la brisure de la symétrie baryonique et donc la désintégration du proton.

 

La recherche de la désintégration du proton a été très à la mode dans les années 80, car certaines théories supposaient une durée vie mesurable avec des détecteurs réalisables.

 

Le Laboratoire Souterrain de Modane à la frontière Franco-Italienne hébergeait un tel détecteur, la mine de Kamioka au Japon aussi. Il s'agissait essentiellement d'une énorme masse de ferraille avec des détecteurs intercalés afin de repérer les produits d'une désintégration éventuelle. Ces détecteurs étaient situés profondément sous-terre afin d'être isolé du rayonnement cosmique.

 

Ces détecteurs n'ont jamais rien détecté (si ce n'est l'explosion de la supernovae 1987A, ce qui était déjà pas mal ). Cette non observation a éliminé un certain nombre de modèles théoriques et a mis une limite sur la durée de vie du proton à 2.1x10^29 années à 90% de niveau de confiance

 

Pour aller plus loin, il faudrait maintenant des détecteurs beaucoup plus gros, on parle d'1 million de tonnes ! Ce qui pose des quelques problèmes de réalisation et de coûts.

 

Dominique

[iksarfighter]

C'est très bien tout ça mais il faudrait peut-être essayer de répondre à la question initiale pour le quel le fil a été créé...

 

Je dirais que les éléments/isotopes dits "stables" ne sont certainement pas sujet à radioactivité par désintégration spontanée au sens ordinaire, j'entends par là celle qui résulte statistiquement d'une instabilité de la structure du noyau. Toutefois cela reste à démontrer (des sources?).

 

Par contre le neutron qui entre dans leur composition semble avoir une durée de vie limitée. Donc si celui-ci se détruit, ben l'élément/isotope va se modifier et produire de la radioactivité, mais ça ne sera pas la radioactivité ordinaire due à une fragilité de la structure du noyau mais une radioactivité liée à l'instabilité de l'un de ses composants.

 

Au fait un neutron libre a-t-il la même durée de vie qu'un neutron lié dans un noyau ?

 

Par contre tous les noyaux peuvent être détruits ou modifiés par des éléments externes.

Même les noyaux de fer qui tapissent un cœur neutronique finissent par être détruits quand la masse de l'étoile à neutron s'accroit par accrétion.

[Smith]

Au fait un neutron libre a-t-il la même durée de vie qu'un neutron lié dans un noyau ?

Je suis tombé sur le chiffre de 880/890 secondes pour la durée de vie du neutron (soit à peu près les 15 minutes cités par jeff). (Ma source : "Le ciel à découvert" - Février 2010).

Je ne retrouve pas la page avec le chiffre précis...quelque chose comme 885.7 secondes il me semble.

Je suppose que cela ne concerne que les neutrons libres. Sinon serions nous encore là ?

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Je suis tombé sur le chiffre de 880/890 secondes pour la durée de vie du neutron (soit à peu près les 15 minutes cités par jeff). (Ma source : "Le ciel à découvert" - Février 2010).

Je ne retrouve pas la page avec le chiffre précis...quelque chose comme 885.7 secondes il me semble.

Je suppose que cela ne concerne que les neutrons libres. Sinon serions nous encore là ?

 

La valeur expérimentalement mesurée de la durée de vie d'un neutron libre est comme tu l'écris de 885.7 +/- 0.8 secondes (voir le Particle Data Group: http://pdg.lbl.gov/2006/tables/bxxx.pdf

 

Le neutron dans un noyau stable est stable pour des raisons énergétiques. Par exemple pour l'Hélium qui est composé de 2 neutrons et 2 protons, la désintégration d'un neutron ferait passer le noyaux dans un état de plus grande énergie ce qui n'est pas possible spontanément. C'est la même chose pour tous les noyaux situés dans la "vallée de stabilité".

 

Dominique

[iksarfighter]

OK, donc les éléments/isotopes dits "non-radioactifs" de la vallée de stabilité de la courbe d'Aston sont donc définitivement stables et ne produiront jamais aucune émission de radio-activité spontanée.

 

Tu as ta réponse shf.

[Invité shf]

OK, donc les éléments/isotopes dits "non-radioactifs" de la vallée de stabilité de la courbe d'Aston sont donc définitivement stables et ne produiront jamais aucune émission de radio-activité spontanée.

 

Tu as ta réponse shf.

 

Je ne sais pas Iksarfighter, je ne connais pas non plus cette courbe d'Aston - vais me renseigner, peut-être que c'est la réponse....

 

Mais je suis assez étonné, la durée de vie d'un proton isolé ou d'un neutron isolé , au vu de ce que je viens de lire, semble assez courte (mais je n'y ai peut-être rien compris), et que devient-il après cette brêve subsistance ? Là n'est pas la question : la question est la suivante :

 

Et pourtant, des noyaux d'hydrogène ou d'hélium par exemple , par exemple, sont très stables à notre échelle de vie...(là, le proton est impliqué dans un noyau, le neutron aussi, des structures très simples)

 

Et, sur un plan plus qu'intuitif peut-être, on se rend compte que pas mal de noyaux très lourds, comme ceux des terres rares, lanthanides etc. ou proches, uranium etc - mais pas tous - ont une grande instabilité, mais une période de désintégration relativement longue (et qui se chiffre peut-être en millions d'années s'il le faut...). On a envie de dire que si on bourre trop de neutrons dans le noyau, ça devient instable (notion d'isotopes entre autre). Mais c'est mesurable (compteur Geiger par exemple).

 

Pas mesurable pour le fer par exemple (mais pourrait-on en tirer pour conclusion que le fer est stable du point de vue radioactif ?)

 

Oui, mais ça reste un problème d'échelle de temps, encore que ce que je dis est aussi totalement réfutable si j'ai envie de vous dire que le fer est radioactif avec une période par exemple quasi infinie à notre échelle....

 

Par contre, et c'est l'acquis de la radioactivité "artificielle", on a réussi, sans problèmes (la fille de Marie Curie et son mari etc...)à créer des isotopes beaucoup plus instables (car de périodes très courtes, de quelques secondes à quelques jours). Mais qui survivent aussi, avec des périodes de désintégration (appelons ça la mort à ce niveau), beaucoup plus courtes, et avec des protons et neutrons intégrés dans une structure nucléaire beaucoup moins lourde (voir le poids atomique), néanmois, c'est stable à une échelle temporelle beaucoup plus courte et puis ça casse aussi.

 

Quel est le processus, qui fait que c'est stable, disons x temps, et qu'àprès ça explose ?? -Et dans des conditions peut-être différentes selon la grosseur du noyau ?

 

Ou alors, on part du principe que le proton ou le neutron est une bête instable et que de toute manière, l'association protons- neutrons au sein d'un noyau finira par casser : et on accepte le principe que toute matière est radioactive, et que la période de certains éléments que nous connaissons est tellement grande qu'elle dépasse de très loin l'échelle humaine (le plomb par exemple) et que pour de telles matières, on constate une désintégration par X milliard d'années, ce qui est bien sûr aussi bien au-delà de notre échelle ....

 

La question fondamentale est la stabilité ou l'instabilité du noyau, c'est tout...Et qu'est ce qui peut faire qu'à terme, la stabilité apparente casse ????

 

Et ça casse pourtant au moment de la désintrégation !! Quel est le mécanisme? C'est ça, la question !

 

Et y aurait-il des facteurs extérieurs (apport infimes d'énergie par exemple) qui font que ça casse à un instant donné ?

Cette hypothèse que j'émets est des plus farfelues et imbuvable, mais traduit bien mon désarroi...devant la radioactivité.

 

Et pourquoi est-ce que ça casse à l'instant T1 plutôt qu'à l'instant T2 (si je me fais comprendre) .

 

Comment passe-t-on d'un état stable ou méta-stable du noyau qui a pourtant perduré un certain temps (notion de période notamment), à une instabilité telle qu'il explose, avec réarrangement et transmutations successives s'il le faut, à un autre état d'équilibre (que j'ai envie de qualifier d'apparent à notre échelle) !!!

 

Et avec la radioactivité artificielle, on s'est rendu compte que de "petits" noyaux pouvaient aussi présenter une radioactivité , avec bien sûr - le bien sûr est de trop - une existence (une période en fait), souvent bien plus courte.

 

Quel est le mécanisme ?

 

Pourquoi ça tient, pourquoi c'est stable pendant x temps et puis ça explose (le principe même de la radioactivité ) Pourquoi par exemple, aussi une particule comme le proton isolé serait-elle instable, pourquoi, une fois en interaction avec des neutrons (mais pas de trop) pour constituer une noyau, ce proton retrouverait une stabilité passagère qui fait quand-même exploser les interactions fortes du noyau au bout d'un certain temps que nous n'arrivons à constater que par une méthode statistique comme la notion de période..En fait quelles sont les règles de la radioactivité, autres que le constat du fait et la période ????

 

C'est ma question ! Et je ne trouve pas de réponse !!!!

 

On va sans doute encore une fois me donner une explication MQ ? Mais selon moi, ça ne va pas faire avancer le tout...

 

De grâce, si vous avez une explication, donnez-la moi svp en termes très simples, à ma portée !

 

Merci à ceux qui ont relancé ce post, il me tient beaucoup à coeur d'avoir vos avis...

 

 

Voilà

 

Amitiés,

 

[ArthurDent]

.

[Smith]

3: Certains noyaux sont stables et pas d' autres, pour des raisons énergétiques (le fait qu' un noyau est stable ou pas est calculable grâce à une théorie issue du cadre dont tu ne veux pas entendre parler, ce n' est pas juste une "constatation").

Dans un passionnant hors-serie de S&V sur l'infiniment petit, il était question de ces "ilots" de stabilité des noyaux en fonction du nombre de protons. Il y était question de l'agencement des nucléons pour essayer d'expliquer la stabilité/non-stabilité. Mais cela reste un domaine de recherche fondamental (il y a des hypothèses, mais je ne crois pas de théorie définitivement établie).

Apparemment, les physiciens supputent que le prochain "ilot" de stabilité serait vers 126 protons

 

Surtout que l'on me corrige si j'écris des bêtises, je n'ai plus l'article sous les yeux.

[iksarfighter]

On a un noyau appartenant à la famille des éléments/isotopes radioactifs, il a donc une probabilité p de se désintégrer spontanément, sans l'aide d'aucune action extérieure, durant une période t

 

On pourrait imaginer que les noyaux soient "vivants", qu'ils soient en quelques sortes en réarrangement permanent, ben il pourrait arriver, si le noyau n'est pas stable qu'à un moment un réarrangement donné produise une configuration qui provoque une fission du noyau, et donc l'émission de radioactivité.

 

Cela ne serait donc possible que pour les noyaux reconnus comme instables, donc radioactif.

Les noyaux stables ne pourraient jamais fissioner spontanément suite à un réarrangement fatal. Car leur structure particulière ou leur équilibre protons/neutron ne le permettrait jamais.

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

La question que pose shf est loin d'être simple. Si en physique des particules on a un modèle standard qui tient à peu près la route, la situation de la physique nucléaire est beaucoup plus complexe et il n'y a pas de théorie complète, on peut donc avoir des surprises de temps en temps.

 

Par exemple, en 2003 il a été découvert que le noyau de Bistmuth 209 que l'on pensait stable avait en fait une demie vie égale à 1.9 10^19 années (voir: http://www.insu.cnrs.fr/a485,decouverte-radioactivite-naturelle-bismuth.html)

 

Quant au pourquoi de durées de vie aussi diverses et parfois aussi longues, il faut imaginer un noyau comme étant quelque chose de dynamique, donc en perpétuel réarrangement. De temps en temps, le noyau va tomber sur une configuration qui va autoriser sa désintégration. Tu peux te représenter cela en imaginant une grande boîte et une petite bille qui rebondi sur les parois. Si cette boîte est percée d'un trou d'un diamètre très légèrement supérieur au diamètre de la bille, tu peux concevoir que la durée de vie de la bille dans la boîte est très grande, mais qu'il y a tout de même une probabilité infime pour que la bille sorte de la boîte. Pour le noyau c'est un peu pareil.

 

A+,

 

Dominique

 

PS: Je viens de lire le post de iksarfighter. En fait on dit la même chose

[iksarfighter]

Excellente réponse !

Merci Dom de Savoie.

[ArthurDent]

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[iksarfighter]

dans un noyau d' atome d'hydrogène, on a déjà 3 joueurs et 8 balles

Tu parles du Tritium alors ?

[ArthurDent]

.

[iksarfighter]

Je ne comprends pas, sur ton post je lis un . et c'est tout ! Est-ce un bug courant du forum ?