Le noyau, origine de la radioactivité
écrit le: 28 mars 2012 par admin modifié le 2 décembre 2021
Le noyau, origine de la radioactivité
L’atome, tel qu’il résulte des travaux de Rutherford, est constitué d’un noyau, et d’un nombre Z d’électrons qui dépend de l’élément chimique considéré (1 pour l’hydrogène, 2 pour l’hélium, etc.). Il a donc perdu son statut de «constituant élémentaire » de la matière. Ce n’est d’ailleurs pas une grosse surprise, puisque l’on sait, depuis que Thomson a démontré, en 1895, l’existence des électrons, que ces corpuscules plus légers que les atomes peuvent leur être arrachés, par exemple au cours des décharges électriques dans les gaz. La radioactivité a également ébranlé, et fortement, cette image de l’atome « insécable », puisque, non seulement des électrons, mais des corpuscules aussi lourds que les particules alpha sont capables de s’en échapper. La nouveauté, avec le modèle de Rutherford, et ceux qui vont résulter de ses améliorations successives, c’est que l’on situe bien mieux l’origine des radiations émises. Presque toute la masse de l’atome réside dans son noyau. Cela indique sans ambiguïté que les rayonnements de la radioactivité proviennent de ce point central. Cette origine est évidente en ce qui concerne les particules alpha, puisqu’elles sont 7 200 fois plus lourdes que chaque électron. En ce qui concerne les rayonnements β , un doute pourrait subsister puisqu’il s’agit d’électrons en tout point semblables à ceux qui composent le cortège atomique. Mais leur énergie cinétique est beaucoup trop élevée pour que leur émission puisse s’expliquer par un phénomène mettant en jeu ce cortège. L’énergie impliquée dans la liaison des électrons périphériques est d’origine électromagnétique. Son ordre de grandeur est facilement calculable, puisque l’on connaît approximativement les distances qui les sépare du noyau. Les valeurs trouvées s’expriment en électron-volts (eV), alors que les rayonnements p emportent des millions d’électrons-volts (MeV) ! Seule une faible perte de masse du noyau, multipliée par le gigantesque coefficient c2 de la relation d’Einstein, permet d’expliquer de telles énergies. Le même argument vaut pour les rayonnements γ.
Une autre découverte importante, réalisée dans les années 1912-1913 aidera considérablement à comprendre comment sont liées radioactivité et transmutation. C’est celle des isotopes, et ce terme sera justement inventé par Soddy, si fortement impliqué dans ce domaine.