Utiliser les rayonnements

1. Utiliser les rayonnements Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) GREPS: Groupe de Réflexion sur l’Enseignement de la Physique Subatomique T1

2. Les rayonnements et leurs utilisations • Les propriétés essentielles des rayonnements • La décroissance radioactive pour la datation • Les utilisations du pouvoir de pénétration des rayonnements • Les modifications chimiques • Les rayonnements caractéristiques émis par les traceurs radioactifs Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T2

3. Les propriétés essentielles des rayonnements • Noyaux stables et instables • Vallée de stabilité • Différents types de désintégration radioactive • Exposition naturelle et artificielle • Comment arrêter les rayonnements • Précautions à prendre • Radioéléments artificiels • Accélérateurs Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T3

4. Noyaux stables et instables • Un atome est composé d’un noyau contenant N neutrons et Z protons, entouré de Z électrons. Le nombre de protons définit l’élément chimique. • Un élément chimique possède plusieurs isotopes qui diffèrent par leur nombre de neutrons. • Dans la nature, la plupart des noyaux d’atomes sont stables. Cependant certains atomes ont des noyaux instables, ce qui est dû soit à un excès de protons ou de neutrons, soit à un excès des deux. Ils sont dits radioactifs et sont appelés radio-isotopes ou radio- nucléides. Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) - T4

5. Isotopes Le noyau d’uranium décrit ci-dessus comporte 92 protons. Sa masse est de 238. Cela signifie qu’il comporte 146 neutrons Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) --T5

6. La vallée de stabilité protons neutrons Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T6

7. Différents types de désintégration radioactive Désintégration alpha Désintégration bêta Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T7

8. Différents types de désintégration radioactive Désintégration gamma Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T8

9. Exposition naturelle et artificielle Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T9

10. Comment arrêter les rayonnements Particules chargées interaction directe pénétration du matériau profondeur traversée = parcours Particules neutres et photons interaction indirecte traversée du matériau atténuation du faisceau Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T10

11. Précautions à prendre Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T11

12. La radioactivité artificielle Depuis la découverte de la radioactivité artificielle par Irène et Frédéric Joliot-Curie en 1934, plus de 2400 radio-isotopes ont été synthétisés. Ils sont largement utilisés dans de nombreuses applications. Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T12

13. Les accélérateurs Les progrès des accélérateurs depuis leur invention ont favorisé le développement des applications des rayonnements (ci-contre, le cyclotron Cime de Spiral) Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T13

14. La décroissance radioactive pour la datation Connaissant la période radioactive d’un élément et son activité initiale, la mesure de son activité au temps t permet de dater un objet ou un matériau. Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T14

15. Exemple de datation au carbone 14 Bison de la grotte de Niaux dans l’Ariège, daté à 13000 ans par le carbone 14 Jean Castor - GREPS - LPC-Clermont-Ferrand (IN2P3-CNRS-Université Blaise Pascal) -T15