FORMULES de PHYSIQUE
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DéSINTéGRATION
-désintégration
La désintégration est la modification spontanée et aléatoire d'un noyau d'atome, lui permettant d’atteindre un niveau d’énergie plus fondamental (donc à tendance minimale) Cela suscite des émissions de particules et de rayonnements
5 MODES de DÉSINTÉGRATION sont constatés >>
-1.émission de α (noyau d’He), quand le noyau a trop de protons et neutrons, il éjecte des alpha (2 protons liés à 2 neutrons) jusqu'à une limitation due à l'effet tunnel
-2.émission de β- (électron), quand le noyau a trop de neutrons >> il mute un
neutron en proton, ce qui provoque et éjecte un électron
-3.émission de β+(positron), quand le noyau a trop de protons >> il les dissocie en (neutron + positron + 1 neutrino) ce qui implique qu'il extraie parallèlement 1 antineutrino au milieu universel
-4.émission de g (photon), quand le noyau estfatigué par une précédente désintégration >>il émet des g pour diminuer son énergie
-5.capture d’électron (un proton devient neutron, sans émission), quand le noyau a un excès de protons par rapport aux neutrons >> il prend un électron de sa propre nappe.Le réarrangement du cortège électronique se fait ensuite en cascade
ACTIVITÉ de DÉSINTÉGRATION(fd)
L'activité est un terme exprimant une variation énergétique
Pour les corps radioactifs, elle est mesurée par le nombre de désintégrations particulaires obtenu en un temps donné
Cette activité est parfois nommée vitesse de désintégration, ce qui est impropre, car vitesse implique un déplacement or ici, il n'est pas question de mouvement, car les désintégrations ne dépendent que du seul temps qui s'écoule. Il faut donc dire fréquence ou activité (de désintégration)- et non pas "vitesse"
Equation de dimensions de cette activité de désintégration: T-1
Symbole fa Unité S.I.+ : Becquerel (Bq)
L'activité est fa = Kdé.n où n est le nombre d'atomes présents et Kdé est une constante dite constante radioactive (ou constante de désintégration) qui est immuable pour un corps donné (avec toutefois quelques variations, dues à la pureté chimique, la pression, la température....)
Kdé est une probabilité du nombre de désintégrations. C'est une constante de dimension T-1(et c'est aussi l'inverse de la constante de temps)
Les valeurs de Kdé s'échelonnent entre 1,6.10-18 et 3.106 s-1
On a par ailleurs l'équation d'activité >> n = n0.e-dt.Kdé où n et n0 sont respectivement les nombres probables d'atomes radioactifs au temps t et au temps zéro et dt est la durée
STABILITÉ et PERIODE
La stabilitéest la durée de vie d'un particule.Par exemple (électron, proton...) disparaissent dans un délai moyen (stabilité) allant de 1030 à 1033 secondes
L'instabilité d'une particule correspond à une vie courte = rapidité de désintégration (en anglais: decay) et c'est également un temps
Exemples d'instabilités (exprimées en seconde)
méson p (10-16)--tauon, mésons B & D(10-12)--baryons, méson K(10-10)-- muon(10-6)--neutron(103)
La période (ou demi-vie) d'une substance radioactive est la durée pendant laquelle le corps perd la moitié de sa masse par émissions de particules ou de rayons.
Donc la période est telle que nt/ n0= 1/2 où nt= nombre de particules restant au temps t et n0nombre de particules présentes au temps 0
Si la probabilité de désintégration est w , la période est tp(s) = 0,693 / w
Quelques périodes de désintégration de corps radioactifs (arrondies)
8 4 Béryllium(2.10-16 s )
233 90Thorium(1320 s. soit 22 minutes)
90 46 Zirconium(5.1013 s )
234 Uranium(250.000 ans)
235 Uranium(700 millions ans)
238 Uranium(4,5 milliards ans)
226 Radon(1600 ans)
227Actinium(22 ans)
LOI de SADY
t = t0/ Log e(nt /n0)
où t(s)= durée de vie moyenne de la particule (la durée de vie d'une particule est évidemment plus longue que sa période de désintégration) .
Exemples : pour un proton, la durée de vie = 1033 à 40 secondes, pour un électron c'est 1032 s. et pour des baryons et mésons c'est 10-8 à -12 s.)
t0(s)= temps origine (où il y avait no particules)
nt= nombre de particules restant au temps t