Schéma de désintégration
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Le Schéma de désintégration d'une substance radioactive est une représentation graphique de toutes les transitions dans cette désintégration, et de leur relations.
Ces relations peuvent être assez compliquées; ici, un cas simple est montré : le schéma de désintégration d'un isotope radioactif de cobalt, le 60Co. Cet isotope se désintègre en émettant un électron (radioactivité β) avec une demi-vie de 5,26 années dans un état excité de 60Ni, et celui-ci se ramène très vite à son état fondamental, en émettant deux rayons gamma.
On peut s'imaginer que le schéma soit placé dans un système de coordonnées, où l'axe des y est l'énergie, augmentant de bas en haut, et l'axe des x est le numéro atomique (nombre de protons), augmentant de gauche à droite. Les flèches indiquent les particules émises. Pour les transitions gamma (flèches verticales) les énergies gamma sont indiquées; pour les transitions bêta (flèches obliques), les énergies maximum sont données.
Le nickel est à droite du cobalt, car son nombre de protons (28) est plus grand que celui-ci du cobalt (27). Dans une désintégration bêta-, le numéro atomique augmente de un. Pour une désintégration positronique et aussi pour une désintégration alpha (voir ci-dessous), la flèche oblique irait de droite à gauche, parce que dans ces cas, le numéro atomique diminue.
Parce que l'énergie est conservée et parce que les particules émises sont énergiques, les flèches vont toujours de haut en bas dans un schéma de désintégration.
Ici à gauche, on voit un schéma un peu plus compliqué: la désintégration de l'isotope 198Au qui peut être produit en irradiant de l'or dans un réacteur nucléaire. 198Au se désintègre par désintégration bêta vers un de deux états excités ou vers l'état fondamental de l' isotope 198Hg du mercure. Dans la figure, le mercure est à la droite de l'or, parce que le nombre de protons de l'or est 79, et celui du mercure est 80. Les états excités se ramènent après des temps très courts (2,5 et 23 picosecondes, respectivement) vers l'état fondamental.
En général, les états excités des noyaux ont une vie moyenne très petite, et ils se désexcitent presque immédiatement après une désintégration bêta par transition gamma (voir ci-dessus). Par contre, l'état excité de l'isotope de technétium montré ici à droite a une demi-vie assez grande. C'est pourquoi on l'appelle "métastable" (indiqué par le "m" de 99mTc). Il se réduit à l'état fondamental par transition (ou désexcitation) gamma avec une demi-vie de 6 heures.
Ici à gauche le cas d'une désintégration alpha. C'est la désintégration du polonium avec nombre de masse 210, découvert par Marie Curie. L'isotope 210Po appartient à la chaîne de désintégration uranium-radium; le résultat de cette désintégration est un isotope stable du plomb; sa demi-vie est de 138 jours. En presque tous les cas, la désintégration se fait par émission d'une particule alpha de 5,305 MeV. Dans un cas par 100 000, elle se fait par une particule alpha d'énergie plus basse, aboutissant à un état excité du 206Pb, et ce dernier se ramène à l'état fondamental par désexcitation gamma.
On peut utiliser le schéma de désintégration pour représenter une famille radioactive complète, par exemple à droite celle de l'uranium-235
