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Énergie nucléaire

Qu’est ce que la radioactivité bêta? Les rayons et particules bêta

Qu’est ce que la radioactivité bêta? Les rayons et particules bêta

Une particule bêta (β) est un électron ou un positron de haute énergie émis en raison d'un événement radioactif. Les rayons bêta ou rayonnement bêta sont une forme de rayonnement ionisant émis par certains types de noyaux radioactifs.

Un positron est une particule chargée positivement, c'est l'antiparticule de l'électron.

La désintégration bêta se produit lorsque, dans un noyau de numéro atomique élevé (ce qui signifie trop de neutrons ou de protons), l'un des neutrons ou protons est converti en l'autre. 

L'énergie cinétique des particules bêta peut aller de zéro à l'énergie maximale, qui peut être de plusieurs dizaines de MeV. La vitesse des particules dans les rayons bêta est proche de la vitesse de la lumière.

Elles ont une énergie cinétique plus faible que les particules alpha (α) car bien qu'elles aient une vitesse élevée, elles ont très peu de masse.

Initialement, le rayonnement bêta n'était pas reconnu pour ce qu'il était : un faisceau d' électrons. La particule bêta (β) a été identifiée comme un électron lorsque, en appliquant la théorie de la relativité, la masse d'un électron en mouvement a été calculée pour coïncider avec celle de la particule b. Il a une masse plus importante que celle d'un électron au repos.

Selon la loi de Fajans, si un atome émet une particule bêta, sa charge électrique augmente et le nombre de masse atomique ne change pas. Cela signifie que le nombre de nucléons (protons plus neutrons) reste constant.

L'interaction des particules bêta avec la matière a généralement un domaine d'action dix fois supérieur et un pouvoir ionisant égal à un dixième par rapport à l'interaction des particules émises par le rayonnement alpha. En revanche, le rayonnement bêta est plus ionisant que le rayonnement gamma.

Une couche de quelques millimètres d'aluminium peut arrêter les particules bêta. Par contre, les particules alpha sont arrêtées par une simple feuille de papier.

Comment les rayons bêta affectent-ils le corps humain ?

Les particules bêta émises par un élément radioactif pénètrent modérément dans les tissus vivants et peuvent provoquer des brûlures cutanées et des mutations spontanées de l'ADN. Cependant, comme les particules émises par la radioactivité alpha, les bêta sont plus dangereuses lorsqu'elles sont ingérées ou inhalées que par contact avec la peau.

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

Qu'est-ce que la désintégration bêta ?

La désintégration bêta est un type de désintégration radioactive dans laquelle un atome instable émet des particules dites bêta (β), qui sont des particules de haute énergie éjectées d'un noyau atomique instable.

Il existe deux types de rayonnement bêta :

  • Dans la désintégration bêta négative (désintégration β), un électron est émis. Dans un processus de désintégration bêta β, un neutron est converti en un proton, un électron et un antineutrino électronique (l'antiparticule du neutrino). Ainsi, lorsque la particule bêta est un électron, la désintégration est appelée désintégration bêta-moins.

  • Désintégration bêta positive (désintégration β+) : lorsque la désintégration bêta positive se produit, elle génère une émission de positons 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 en positron n'a pas encore été observée).

La désintégration bêta-plus ne peut se produire à l'intérieur des noyaux que lorsque la valeur absolue de l'énergie de liaison du noyau parent est inférieure à celle de la fille. La différence d'énergie est due à la réaction de conversion d'un proton en un neutron, un positron et un neutrino et à l'énergie cinétique de ces particules.

Les désintégrations bêta incluent également la capture d'électrons. Dans ce type de désintégration, le noyau de l'atome capture un électron de sa couche électronique et émet un neutrino électronique.

Utilisations des particules bêta

L'émission de rayons bêta est utilisée dans différents domaines scientifiques :

  • Par exemple, en médecine, les particules bêta sont utilisées dans certains traitements médicaux, comme le cancer des os ou des yeux.

  • Les isotopes radioactifs de l'iode sont utilisés dans le traitement du cancer de la thyroïde car l'iode est absorbé par la thyroïde et émet des particules bêta qui tuent les cellules cancéreuses.

  • En médecine nucléaire, ils sont également utilisés comme marqueurs.

  • Contrôle qualité de l'épaisseur de certains matériaux, comme le papier.

  • Obtention de lumière phosphorescente pour les urgences où l' électricité n'est pas disponible.


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Date de publication : 8 mars 2019
Dernier examen : 14 juillet 2022