Radioactivite bêta (β)

[neutrino-électron, électron positif ou positon]

La radioactivité bêta (β) fut observée sous la forme d'un rayonnement qui était dévié par des champs électriques ou des aimants en sens contraire du rayonnement alpha. Elle est donc portée par des charges électriques négatives. Le physicien anglais J.J. Thomson venait de découvrir en 1897 que l'électricité était transportée par des corpuscules de charge électrique négative, les électrons. Rapidement, le rayonnement bêta fut lui aussi identifié aux électrons.

Il fallut attendre la découverte en 1932 de l'électron positif appelé positon, puis celle de la radioactivité artificielle en 1934, pour mettre en évidence un rayonnement semblable, mais véhiculé par des électrons positifs. On distingue les deux variantes de radioactivité bêta sous les noms de radioactivité bêta-moins et bêta-plus.

La radioactivité bêta est rendue possible par la présence dans le noyau de forces capables de transformer un nucléon d'une espèce dans l'autre (un neutron en proton ou un proton en neutron) : ce sont les forces appelées faibles. Cette transformation ne change pas le nombre de nucléons. Pour compenser le changement de charge un électron ou un positon sont expulsés du noyau. L'émission de l'électron est accompagnée d'une sorte de positon neutre appelé antineutrino, alors que celle du positon l'est d'un électron neutre (un neutrino).

La transformation libère généralement de l'énergie. Son alternative, l'expulsion d'un neutron ou d'un proton n'est énergétiquement possible que pour les noyaux les plus éloignés de la stabilité.

La radioactivité bêta-moins est l'émission d'un électron et d'un antineutrino accompagnant la transformation d'un neutron en proton. La radioactivité bêta-plus, son contraire, est la transformation d'un proton en neutron avec émission d'un positon et d'un neutrino. Les neutrinos ou antineutrinos sont des particules pratiquement indécelables.

L'énergie de la désintégration se partage entre les trois participants : le noyau qui recule, l'électron (ou le positon) et l'antineutrino (ou le neutrino). Le noyau, dont la masse est très lourde par rapport aux deux autres participants, n'emporte pratiquement pas d'énergie. L'électron (ou le positon) emporte en moyenne un peu moins de la moitié de l'énergie disponible.

L'excès de neutrons étant beaucoup plus fréquent parmi les noyaux radioactifs naturels que l'excès de protons, la radioactivité bêta-moins est de loin la plus observée.

Un exemple de radioactivité bêta-moins est celui d'un isotope naturel à vie très longue du Potassium, le potassium-40, dont 4000 noyaux se désintègrent par seconde dans le corps humain. Un second exemple est constitué par les produits de fission qui héritent de l'excédent en neutrons du noyau d'uranium ou de plutonium dont ils sont les fragments. L'excès de protons est rare dans la nature. On doit à Irène et Frédéric Joliot-Curie d'avoir découvert en 1934 la radioactivité artificielle et synthétisé les premiers radioéléments bêta-plus (*).

Sujets voisins : Radioactivité alpha, Capture électronique, Radioactivité gamma, Conversion interne, Transmutations nucléaires