Radioactivité de clusters

La radioactivité de clusters (aussi nommée radioactivité des particules lourdes ou radioactivité d'ions lourds) est un type (rare) de décroissance radioactive, dans lequel un noyau atomique parent avec A nucléons et Z protons émet un « cluster » (agrégat nucléaire) de Ne neutrons et Ze protons plus lourd qu’une particule alpha, mais plus léger qu’un fragment typique de fission binaire. Du fait de la perte de protons du noyau parent, le noyau fils a un nombre de masse Af = A - Ae et un numéro atomique Zf = Z - Ze où Ae = Ne + Ze. La particule émise est un isotope d’un élément avec Ae > 4, tel que le carbone, l’oxygène, le néon, le magnésium, le silicium... Le rapport de branchement à l’égard de la désintégration alpha est plutôt faible (voir le tableau ci-dessous). Ta et Tc sont la demi-vie du noyau parent par rapport à la désintégration alpha et à la radioactivité de clusters, respectivement. La radioactivité de clusters, comme la désintégration alpha, est un processus d’effet tunnel ; afin d’être émis, le cluster doit pénétrer une barrière de potentiel. Théoriquement, n’importe quel noyau avec Z > 40 pour lequel l’énergie libérée, Q, est une quantité positive, peut être un émetteur de clusters. Dans la pratique, les observations sont sévèrement restreintes aux limitations imposées par les techniques expérimentales courantes qui nécessitent un temps de vie suffisamment court, Tc 10−17. En absence d’une perte d’énergie de déformation des fragments et énergie d’excitation, comme dans la fission froide ou désintégration alpha, l’énergie cinétique totale est égale à la valeur de Q divisée entre les particules en inverse proportion avec leurs masses, comme l’exige la conservation de la quantité de mouvement où Af est le nombre de masse du noyau fils Af = A - Ae. La radioactivité de clusters est un processus intermédiaire entre la désintégration alpha (avec le noyau émis 4He), et la fission spontanée, dans laquelle un noyau lourd se divise en deux fragments et quelques neutrons.