Radioactivité

Rutherford et Soddy, les alchimistes

En 1903, ces deux chercheurs étudient la radioactivité du Thorium. Ils mesurent la radioactivité dans une chambre d'ionisation constituée de deux plaques entre lesquelles ils disposent les échantillons de Thorium. Ils constatent que leurs mesures sont faussées par les courants d'air. Enfermée dans une boite étanche la chambre donne des mesures stables. Un gaz radioactif qu'ils appellent "émanation" (on sait maintenant qu'il s'agit du Radon 220) se dégage du Thorium. Rhutherford et Soddy construisent un dispositif expérimental qui assure l'aspiration du gaz qui se dégage pour le stocker dans une chambre d'ionisation étanche où se fait la mesure de la radioactivité. Passons dans leur laboratoire. Frederik Soddy a laissé quelques consignes sur le plan de travail. A vous de jouer (le temps est accéléré 6 fois).

tracez la courbe

Rhutherford et Soddy ont montré que la courbe de décroissance de l'émanation suit une fonction exponentielle décroissante de formule :

 chaque instant t la quantité qui se désintègre (dN) pendant (dt) est proportionnelle à la quantité de produit radioactif présent N ceci quelque soit le moment t de la courbe où l'on fait la mesure. Le coefficient de proportionnalité λ s'appelle la constante de désintégration.

Le temps qu'il a fallu pour atteindre la valeur N=50% s'appelle demi-vie ou période .

N₀/2 = N₀e^-λT ou 1/2=e^-λT ou -Ln(2)= -λT et donc

la période T est inversement proportionnelle à la constante de désintégration λ.

Par la suite Rutherford et Soddy ont montré que l'émanation est un nouveau corps qui s'est formé à partir du Thorium (Soddy pensait qu'il s'agissait de l'Argon) en le découvrant Soddy s'est écrié :

- Mon dieu Ernest nous avons créé de l'Argon à partir du Thorium c'est une transmutation!

Ce à quoi Rutherford a répondu :

- Frederick, ne répète pas ça sinon on va nous traiter d'alchimistes.

Un autre corps, qu'ils ont appelé Thorium X, se forme également à partir du Thorium sa période est de 3,6 jours. Finalement, ils montrent que le Thorium se désintègre en Thorium X qui lui-même se désintègre en Émanation. Ce faisant, ils viennent de découvrir la première chaîne de désintégration.

avec les noms actuels des isotopes le Thorium 232 se désintègre en Radium 224 (Thorium X) qui se désintègre en Radon 220 (Émanation)un nouveau gaz rare comme l'Argon.

²³²₉₀Th ⟶ ²²⁴₈₈Ra ⟶ ²²⁰₈₆Rn

Dans la nature il existe 3 chaines de désintégration celle du Thorium 232, celle de l'Uranium 235 et celle de L'Uranium 238. Elles aboutissent toutes à un isotope stable du Plomb.

ce qu'il faut retenir :