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Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Particule bêta

Particule bêta

Qu'est-ce qu'une particule bêta?

Une particule bêta (β) est un électron qui est tiré d'un événement radioactif.

Selon la loi de Fajans, si un atome émet une particule bêta, sa charge électrique augmente d'une unité positive et le nombre de masse atomique ne varie pas. En effet, la masse ou le nombre de masse ne représente que le nombre de protons et de neutrons, qui dans ce cas, le nombre total n'est pas affecté, car un neutron "perd" un électron, mais devient un proton, c'est-à-dire , un neutron devient un proton et donc le nombre total de masse atomique ( protons plus neutrons) ne varie pas.

L'interaction des particules bêta avec la matière a généralement une plage d'action dix fois plus grande et un pouvoir ionisant égal à un dixième par rapport à l'interaction des particules alpha. Ils peuvent être complètement bloqués avec quelques millimètres d'aluminium.

En ce qui concerne la santé, les particules bêta pénètrent modérément dans les tissus vivants et peuvent provoquer des mutations spontanées dans l'ADN.

Les sources bêta peuvent être utilisées en radiothérapie pour tuer les cellules cancéreuses.

Définition du rayonnement bêta

Le rayonnement bêta est une forme de rayonnement ionisant émis par certains types de noyaux radioactifs.

Ce rayonnement prend la forme de particules bêta (β), qui sont des particules de haute énergie, expulsées d'un noyau atomique dans un processus appelé désintégration bêta. Il existe deux formes de désintégration bêta, β - et β +, qui émettent respectivement un électron ou un positron.

Dans la désintégration β, un neutron devient un proton, un électron et un antineutrino électronique (l'antiparticule du neutrino).

Dans la désintégration β + (observable dans les noyaux riches en protons), un proton interagit avec un antineutrino électronique pour obtenir un neutron et un positron (la désintégration directe du proton dans le positron n'a pas encore été observée).

En raison de la présence du neutrino, l'atome et la particule bêta ne reculent pas normalement dans des directions opposées. Cette observation semblait violer le principe de conservation de l'énergie et de l'élan, mais en tant que telle, cela ne semblait pas probable, Wolfgang Pauli a postulé l'existence d'une troisième particule neutre dont le nom, neutrino, a été inventé par l'italien Edoardo. Amaldi, un proche collaborateur d'Enrico Fermi, qui à son tour a développé une théorie de la désintégration bêta qui peut toujours être considérée comme valide dans un niveau d'approximation optimal. Cette baisse est médiée par la faible force nucléaire.

Propriétés des particules bêta

L'énergie des particules bêta est distribuée en continu de zéro à une certaine énergie maximale, en fonction de l'isotope en décomposition; cette énergie maximale est de l'ordre de 2,5 keV (pour le rhénium-187) à des dizaines de MeV (pour des noyaux à courte durée de vie éloignés de la ligne de stabilité bêta).

Les rayons bêta s'écartent de la direction rectiligne sous l'influence des champs électriques et magnétiques. La vitesse des particules dans les rayons bêta est proche de la vitesse de la lumière. Les rayons bêta sont capables d'ioniser les gaz, provoquant des réactions chimiques, la luminescence, agissant sur les plaques photographiques; comme il l'a fait lors des expériences menées par Antoine Henri Becquerel qui l'ont conduit à la découverte de la radioactivité.

Désintégration bêta

La désintégration bêta β est un type de désintégration radioactive causée par une faible interaction et le changement de la charge nucléaire en une seule sans changer le nombre de masse. Dans cette désintégration, le noyau émet une particule bêta (qui peut être un électron ou un positron), ainsi qu'une particule neutre avec un spin de milieu entier (antineutrino électronique ou neutrino électronique).

Traditionnellement, la désintégration bêta comprend la désintégration de deux types:

  • le noyau (ou neutron) émet un électron et un antineutrino - "désintégration bêta moins" (β -).
  • Le noyau émet un positron et un neutrino - "beta plus decay" (β +).

Dans la désintégration électronique, un antineutrino apparaît, dans la désintégration des positrons - neutrino. Cela est dû à la loi fondamentale de conservation de la charge des leptons.

En plus des désintégrations β - et β +, les désintégrations bêta incluent également la capture d'électrons, dans laquelle le noyau de l'atome capture un électron de sa coquille d'électrons et émet un neutrino électronique. Les neutrinos (antineutrinos), contrairement aux électrons et aux positrons, interagissent extrêmement faiblement avec la matière et éliminent une partie de l'énergie de décomposition disponible.

Utilisations des particules bêta

Dans le domaine de l'énergie nucléaire, les particules bêta ont des applications médicales. Ces particules β peuvent être utilisées pour traiter des problèmes de santé tels que le cancer des yeux et des os et sont également utilisées comme marqueurs. Le strontium 90 est le matériau le plus utilisé pour produire des particules bêta.

Les particules bêta sont également utilisées dans le contrôle de la qualité pour tester l'épaisseur d'un élément, tel que le papier, qui passe par un système à rouleaux. Une partie du rayonnement bêta est absorbée lors de son passage dans le produit. Si le produit est trop épais ou trop mince, une quantité de rayonnement différente en conséquence sera absorbée. Un programme informatique qui surveille la qualité du papier fabriqué déplacera les rouleaux pour changer l'épaisseur du produit final.

Un dispositif d'éclairage appelé betalight contient du tritium et un phosphore. Lorsque le tritium se désintègre, il émet des particules bêta; ceux-ci frappent le match, provoquant l'émission par le match de photons, comme le tube à rayons cathodiques d'un téléviseur. L'éclairage ne nécessite pas d'énergie extérieure et continuera tant que le tritium existera (et les allumettes ne changeront pas chimiquement); La quantité de lumière produite diminuera à la moitié de sa valeur d'origine dans 12,32 ans, la demi-vie du tritium.

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Références

Dernier examen: 31 janvier 2020