Les subtilités de la radioactivité gamma

Accueil > Energies renouvelables > Les subtilités de la radioactivité gamma

Émission γ pure et isomères nucléaires

Nous avons défini la radioactivité gamma comme l’émission d’un photon par un noyau qui possède un excédent d’énergie par rapport à son état « normal », appelé « état fondamental ». Généralement, en ce qui concerne les phénomènes de radioactivité, cette émission suit immédiatement, c’est-à-dire dans un délai inférieur à 10^-15 seconde, celle d’une particule a ou d’un électron p. Il est cependant des cas où un noyau instable survit pendant un temps beaucoup plus grand, avant de se désexciter par émission gamma. Comme cette émission se caractérise par l’existence d’une période de demi-vie tout à fait analogue aux cas des radioactivités a et p, il s’agit à l’évidence d’une radioactivité gamma pure. Comme nous venons de le voir, le noyau concerné possède des valeurs identiques de Z et A avant et après cette émission y. Une même case de la carte des isotopes peut donc correspondre à deux noyaux différents, que l’on appelle « isomères nucléaires ». Pour les distinguer l’un de l’autre, ces noyaux sont notés ^Af_ZX pour l’isotope ^A_ZX dans son état fondamental, et ^Am_ZX pour isotope dans son autre état, dit « métastable ». La désexcitation y qui mène de ce dernier au fondamental porte le nom de « transition interne ».

Le premier cas d’isomérisme nucléaire a été mis en évidence par OttoHahn dès 1917 sur l’isotope 234 du protactinium alors appelé uranium 2. Celui-ci existe sous deux formes, ^234f₉₁Pa et ^234m₉₁Pa, tous deux émetteurs beta mais dont les périodes sont respectivement égales à 6,7 heures et 1,17 minute. Notons que le protactinium 234m se désintègre aussi par émission gamma, mais avec une faible probabilité (0,16 %). Enfin, un exemple d’émission gamma pure est donné par l’isomère Ge, dont la période radioactive est égale à 0,5 seconde.

La conversion interne

Pour clore cette partie traitant des subtilités de la radioactivité y, il nous reste à signaler que celle-ci ne se manifeste même pas toujours par l’émission d’un photon ! Dans un nombre significatif de cas, c’est un électron qui jaillit de l’atome. Pourtant, il ne s’agit pas de radioactivité p. L’électron ne provient pas du noyau, mais du cortège atomique de l’isotope concerné. Par un processus s’apparentant à une sorte d’effet photoélectrique interne, toute l’énergie du photon a été transférée à cet électron. Ce processus porte le nom de « conversion interne ». Sa probabilité varie de façon impressionnante selon l’énergie de la transition gamma.