Radioactivitévignette|Pictogramme signalant la présence de matière radioactive. (☢) vignette|La maison de Georges Cuvier, au Jardin des plantes de Paris, où Henri Becquerel découvrit la radioactivité en 1896. La radioactivité est le phénomène physique par lequel des noyaux atomiques instables (dits radionucléides ou radioisotopes) se transforment spontanément en d'autres atomes (désintégration) en émettant simultanément des particules de matière (électrons, noyaux d'hélium, neutrons) et de l'énergie (photons et énergie cinétique).
Radioactivité βLa radioactivité β, radioactivité bêta ou émission bêta (symbole β) est, à l'origine, un type de désintégration radioactive dans laquelle une particule bêta (un électron ou un positon) est émise. On parle de désintégration bêta moins (β) ou bêta plus (β) selon qu'il s'agit de l'émission d'un électron (particule chargée négativement) ou d'un positon (particule chargée positivement). L'émission β est notamment ce qui permet la conversion d'un neutron en proton, par exemple dans les cas de transmutation comme du tritium (T) qui se transforme en hélium 3 (He) : ⟶ + e + .
Radioactivité αLa radioactivité alpha (ou rayonnement alpha, symbolisé α) est le rayonnement provoqué par la désintégration alpha, soit la forme de désintégration radioactive où un noyau atomique X éjecte une et se transforme en un noyau Y de nombre de masse A diminué de 4 et de numéro atomique Z diminué de 2. En 1898, Ernest Rutherford découvre que la radioactivité émise par un minerai d'uranium est un mélange de deux phénomènes distincts qu'il appelle radioactivité α et radioactivité β.
Rayon gammavignette|Des rayons gamma sont produits par des processus nucléaires énergétiques au cœur des noyaux atomiques. Un rayon gamma (ou rayon γ) est un rayonnement électromagnétique à haute fréquence émis lors de la désexcitation d'un noyau atomique résultant d'une désintégration. Les photons émis sont caractérisés par des énergies allant de quelques keV à plusieurs centaines de GeV voire jusqu'à pour le plus énergétique jamais observé. Les rayons gamma furent découverts en 1900 par Paul Villard, chimiste français.
NeutronLe neutron est une particule subatomique de charge électrique nulle. Les neutrons sont présents dans le noyau des atomes, liés avec des protons par l'interaction forte. Alors que le nombre de protons d'un noyau détermine son élément chimique, le nombre de neutrons détermine son isotope. Les neutrons liés dans un noyau atomique sont en général stables mais les neutrons libres sont instables : ils se désintègrent en un peu moins de 15 minutes (880,3 secondes). Les neutrons libres sont produits dans les opérations de fission et de fusion nucléaires.
Rayonnement ionisantvignette|Pouvoir de pénétration (exposition externe).Le rayonnement alpha (constitué de noyaux d'hélium) est arrêté par une simple feuille de papier.Le rayonnement bêta (constitué d'électrons ou de positons) est arrêté par une plaque d'aluminium.Le rayonnement gamma, constitué de photons très énergétiques, est atténué (et non arrêté) quand il pénètre de la matière dense, ce qui le rend particulièrement dangereux pour les organismes vivants.Il existe d'autres types de rayonnements ionisants.
Chaîne de désintégrationvignette|Différents modes de désintégration radioactive : radioactivités α, β et β, capture électronique (ε), émission de neutron (n) et émission de proton (p). N et Z sont le nombre de neutrons et le nombre de protons des noyaux considérés. Une chaîne de désintégration, ou chaîne radioactive, ou série radioactive, ou désintégration en cascade, ou encore filiation radioactive, est une succession de désintégrations d'un radioisotope jusqu'à un élément chimique dont le noyau atomique est stable (par conséquent non radioactif), généralement le plomb (Pb), élément le plus lourd possédant des isotopes stables.
Capture électroniquevignette|Différents modes de désintégration radioactive : radioactivités α, β et β, capture électronique ε, émission de neutron n et . La capture électronique (plus précisément capture électronique orbitale, section « Notations »), ou désintégration ε, ou parfois désintégration bêta inverse, est un processus de physique nucléaire au cours duquel un noyau atomique déficient en neutrons absorbe un électron situé sur une couche électronique de l’atome.
Pouvoir d'arrêt (rayonnement ionisant)En traversant la matière, les particules chargées ionisent les atomes ou les molécules le long de leur parcours, avec pour conséquence que les particules perdent peu à peu leur énergie. Le pouvoir d'arrêt est la perte moyenne d'énergie de la particule par unité de distance parcourue, mesurée par exemple en MeV/cm (voir la figure ci-contre). Le pouvoir d'arrêt dépend du type de particule, de son énergie et des propriétés de la matière traversée.
Particule αLes particules alpha (ou rayons alpha) sont une forme de rayonnement émis, principalement, par des noyaux instables de grande masse atomique. Elles sont constituées de deux protons et deux neutrons combinés en une particule identique au noyau d' (hélion) ; elles peuvent donc s'écrire 4He2+. La masse d'une particule alpha est de , ce qui équivaut à une énergie de masse de . Radioactivité α Les particules alpha sont émises par des noyaux radioactifs, comme l'uranium ou le radium, par l'intermédiaire du processus de désintégration alpha.
RayonnementLe rayonnement est le processus d'émission ou de propagation d'énergie et de quantité de mouvement impliquant une onde ou une particule. On peut distinguer les rayonnements corpusculaires (ou particulaires) par le type de particule auquel ils sont associés. Il peut par exemple s'agir de neutrons, de protons, d'électrons (ou de positrons), de particules alpha, de photons, de neutrinos ou de muons. Il existe également des rayonnements ondulatoires, exemples : rayonnement électromagnétique (rayons X, lumière visible, etc.
Capture neutroniqueEn physique nucléaire, la capture neutronique est le processus par lequel un noyau capture un neutron sans se désintégrer (et émet un rayonnement gamma pour évacuer l'énergie en excès). Ils fusionnent pour former un noyau plus lourd. Comme les neutrons n'ont pas de charge électrique, ils peuvent entrer dans un noyau plus facilement que les particules chargées positivement, qui sont repoussées électrostatiquement. La capture de neutrons joue un rôle important dans la nucléosynthèse cosmique des éléments lourds.
Radiothérapiethumb|upright=1.5|Accélérateur linéaire de radiothérapie Varian-Clinac 2100 C/D dans le Centre azuréen de cancérologie, Mougins, France. La radiothérapie est une méthode de traitement locorégional des cancers, utilisant des radiations pour détruire les cellules cancéreuses en bloquant leur capacité à se multiplier. L'irradiation a pour but de détruire toutes les cellules tumorales tout en épargnant les tissus sains périphériques. La radiothérapie est utilisée chez plus de la moitié des patients ayant un cancer.
Particule élémentaireEn physique des particules, une particule élémentaire, ou particule fondamentale, est une particule dont on ne connaît pas la composition : on ne sait pas si elle est constituée d'autres particules plus petites. Les particules élémentaires incluent les fermions fondamentaux (quarks, leptons, et leurs antiparticules, les antiquarks et les antileptons) qui composent la matière et l'antimatière, ainsi que des bosons (bosons de jauge et boson de Higgs) qui sont des vecteurs de forces et jouent un rôle de médiateur dans les interactions élémentaires entre les fermions.
Radioprotectionvignette|Conteneur en plomb pour le transport des seringues de technétium 99m en service de médecine nucléaire au La radioprotection est l'ensemble des mesures prises pour assurer la protection de l'homme et de son environnement contre les effets néfastes des rayonnements ionisants. Le principe général de précaution "ALARA", As Low As Reasonably Achievable, signifiant en français « aussi bas que raisonnablement possible », est applicable au risque d'exposition aux rayonnements ionisants.
Produit de désintégrationEn physique nucléaire, un produit de désintégration est le nucléide descendant de la désintégration radioactive d'un nucléide précurseur. Les produits de désintégration sont extrêmement importants pour comprendre la radioactivité et la gestion des déchets radioactifs. En pratique, les produits de désintégration sont eux-mêmes souvent radioactifs. Il résulte de ceci que la plupart des radionucléides n'ont pas simplement un produit de désintégration, mais plutôt une chaîne de désintégration qui aboutit à un ou plusieurs nucléides stables.
Conversion interneLa conversion interne est un processus électromagnétique et un mode de désexcitation nucléaire par lequel un électron, acquérant directement l'énergie d'excitation d'un noyau atomique, est expulsé de l'atome. Il s'agit également de l'un des trois mécanismes par lesquels un noyau dans un état excité peut se désexciter ; les deux autres étant la radioactivité γ et la création de paires lorsque les conditions énergétiques le permettent pour ce dernier.
Rayonnement continu de freinageLe rayonnement continu de freinage ou bremsstrahlung (prononcé en allemand , de bremsen « freiner » et Strahlung « rayonnement », c.-à-d. « rayonnement de freinage » ou « rayonnement de décélération ») est un rayonnement électromagnétique à spectre large créé par le ralentissement de charges électriques. On parle aussi de rayonnement blanc. vignette|Création d'un rayonnement par freinage d'un électron dans le champ électrique d'un noyau atomique.
Rayonnement électromagnétiquethumb|Répartition du rayonnement électromagnétique par longueur d'onde. Le rayonnement électromagnétique est une forme de transfert d'énergie linéaire. La lumière visible est un rayonnement électromagnétique, mais ne constitue qu'une petite tranche du large spectre électromagnétique. La propagation de ce rayonnement, d'une ou plusieurs particules, donne lieu à de nombreux phénomènes comme l'atténuation, l'absorption, la diffraction et la réfraction, le décalage vers le rouge, les interférences, les échos, les parasites électromagnétiques et les effets biologiques.
Effet Augerthumb|280px|Deux vues de l'effet Auger : (a) illustre séquentiellement les étapes impliquées dans la désexcitation Auger. Un électron incident (ou un photon) crée un trou de cœur dans le niveau 1s. Un électron du niveau 2s remplit le trou 1s et l'énergie de transition est transmise à un électron 2p qui est émis. Le niveau atomique final a ainsi deux trous, un sur l'orbitale 2s et un autre sur l'orbitale 2p. (b) illustre le même processus en utilisant la notation spectroscopique KL1L2,3.
