Radioactive decay and the three radiations · Désintégration radioactive et les trois radiations
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|---|---|
| radioactivity/ˌreɪdɪəʊækˈtɪvɪti/ | radioactivité |
| radioactive decay/ˌreɪdɪəʊˈæktɪv dɪˈkeɪ/ | désintégration radioactive |
| spontaneous/spɒnˈteɪnɪəs/ | spontanée |
| background radiation/ˈbækɡraʊnd ˌreɪdɪˈeɪʃn/ | rayonnement de fond |
| radon/ˈreɪdɒn/ | radon |
| cosmic rays/ˈkɒzmɪk reɪz/ | rayons cosmiques |
| count rate/kaʊnt reɪt/ | taux de comptage |
| alpha/ˈælfə/ | alpha |
| ionising/ˈaɪənaɪzɪŋ/ | ionisant |
| beta/ˈbiːtə/ | bêta |
| gamma/ˈɡæmə/ | gamma |
Unstable nuclei
- Some nuclei are unstable — sooner or later they break down and shoot out radiation.
- A Geiger counter clicks as it detects each burst.
- This is radioactivity 放射性, and it comes in three types.
Noyaux instables
- Certains noyaux sont instables — ils finissent par se désintégrer et émettre des radiations.
- Un compteur Geiger clique à chaque impulsion détectée.
- C'est la radioactivité 放射性, qui existe sous trois types.
Radioactive decay 放射性衰变
- An unstable nucleus breaks down and gives out radiation — radioactive decay.
- A nucleus may be unstable because it has too many neutrons or is too heavy.
- Decay is spontaneous 自发 (you cannot speed it up or slow it down) and random (you cannot say which nucleus is next, or exactly when).
A Geiger counter detects and counts radiation
Désintégration radioactive 放射性衰变
- Un noyau instable se désintègre et émet des radiations — désintégration radioactive.
- Un noyau peut être instable car il a trop de neutrons ou est trop lourd.
- La désintégration est spontanée 自发 (on ne peut pas l'accélérer ni la ralentir) et aléatoire (on ne peut pas dire quel noyau se désintègrera en premier, ni quand exactement).
Un compteur Geiger détecte et compte les radiations
Radioactive decay · Désintégration radioactive
N = N₀·bᵗ
The number of unstable nuclei decays · décroît exponentially. · Le nombre de noyaux instables décroît exponentiellement.
Radioactive decay is spontaneous and random. This means: · La désintégration radioactive est spontanée et aléatoire. Cela signifie que :
Spontaneous = not triggered and not controllable; random = you cannot say which nucleus decays next or exactly when. · Spontané = non déclenché et non contrôlable ; aléatoire = vous ne pouvez pas dire quel noyau se désintègrera ensuite ou exactement quand.
Background radiation 背景辐射 and measuring
- Some radiation is around us all the time — background radiation.
- Main sources: radon 氡 gas (usually the biggest), rocks and buildings, food and drink, cosmic rays 宇宙射线 from space.
- A detector and counter give the count rate 计数率 (counts per second or minute).
- To find a source's true rate, subtract the background:
Deflection of radiation in an electric field
Rayonnement de fond 背景辐射 et mesure
- Une partie du rayonnement nous entoure constamment — rayonnement de fond.
- Principales sources : gaz radon 氡 (généralement la plus importante), rochers et bâtiments, aliments et boissons, rayons cosmiques 宇宙射线 venant de l'espace.
- Un détecteur et un compteur donnent le taux de comptage 计数率 (comptages par seconde ou minute).
- Pour trouver le taux réel d'une source, soustraire le fond :
Déviation des radiations dans un champ électrique
A source reads $250$ counts/min. The background is $30$ counts/min. What is the corrected count rate, in counts/min? · Une source affiche $250$ comptes/min. L'arrière-plan est $30$ comptes/min. Quel est le taux de comptage corrigé, en comptes/min ?
Corrected = measured − background = $250 - 30 = 220$ counts/min. · Corrigé = mesuré − arrière-plan = $250 - 30 = 220$ comptes/min.
The three types of radiation
- Alpha α粒子 (α) — a helium nucleus (charge $+2$): most ionising 电离, least penetrating — stopped by paper.
- Beta β粒子 (β) — a fast electron (charge $-1$): medium — stopped by a few mm of aluminium.
- Gamma γ射线 (γ) — a high-energy EM wave (no charge): least ionising, most penetrating — only reduced by thick lead.
Les trois types de radiations
- Alpha α粒子 (α) — noyau d'hélium (charge $+2$) : plus ionisant 电离, moins pénétrant — arrêté par du papier.
- Bêta β粒子 (β) — électron rapide (charge $-1$) : moyen — arrêté par quelques mm d'aluminium.
- Gamma γ射线 (γ) — onde électromagnétique haute énergie (pas de charge) : moins ionisant, plus pénétrant — seulement réduit par du plomb épais.
Match each radiation to what stops it. · Associez chaque rayonnement à ce qui l'arrête.
Alpha is least penetrating (paper), beta is medium (aluminium), gamma is most penetrating (thick lead only reduces it). · L'alpha est le moins pénétrant (papier), le bêta est moyen (aluminium), le gamma est le plus pénétrant (plomb épais le réduit seulement).
Which radiation is the most ionising but the least penetrating? · Quelle radiation est la plus ionisante mais la moins pénétrante ?
Alpha is the most ionising (big +2 charge, slow and heavy) but is easily absorbed — the least penetrating. · L'alpha est la plus ionisante (grande charge +2, lente et lourde) mais est facilement absorbée — la moins pénétrante.
Deflection and decay equations
- Because α and β are charged, fields deflect them — in opposite directions (the lighter β bends more). Gamma (no charge) is not deflected.
- Alpha decay: lose 2 protons + 2 neutrons, so $A$ falls by 4 and $Z$ by 2.
- Beta decay: a neutron becomes a proton + the emitted electron, so $A$ stays the same and $Z$ rises by 1, e.g. $^{24}_{11}\text{Na} \rightarrow {}^{24}_{12}\text{Mg} + {}^{\ \ 0}_{-1}\beta$.
- Gamma: only energy leaves, so $A$ and $Z$ are unchanged.
Déviation et équations de désintégration
- Comme α et β sont chargés, les champs les dévient — en sens opposés (le léger β courbe davantage). Gamma (sans charge) n'est pas dévié.
- Désintégration Alpha : perte de 2 protons + 2 neutrons, donc $A$ diminue de 4 et $Z$ de 2.
- Désintégration Bêta : un neutron devient un proton + l'électron émis, donc $A$ reste identique et $Z$ augmente de 1, ex. $^{24}_{11}\text{Na} \rightarrow {}^{24}_{12}\text{Mg} + {}^{\ \ 0}_{-1}\beta$.
- Gamma : seule l'énergie part, donc $A$ et $Z$ restent inchangés.
When a nucleus emits an alpha particle, the nucleon number A and proton number Z change by: · Lorsqu'un noyau émet une particule alpha, le nombre de nucléons A et le numéro de proton Z changent de :
An alpha particle is 2 protons + 2 neutrons, so A drops by 4 and Z drops by 2. · Une particule alpha est 2 protons + 2 neutrons, donc A baisse de 4 et Z baisse de 2.
Gamma radiation is deflected by a magnetic field. · Le rayonnement gamma est dévié par un champ magnétique.
Gamma rays have no charge, so they are not deflected. Only the charged alpha and beta particles bend in fields. · Les rayons gamma n'ont aucune charge, donc ils ne sont pas déviés. Seules les particules chargées alpha et bêta se courbent dans les champs.
You've got it
- decay is spontaneous and random; corrected rate = measured − background
- α (He nucleus, +2): most ionising, stopped by paper
- β (electron, −1): medium, stopped by aluminium; γ (EM wave): most penetrating, lead
- α decay: $A{-}4$, $Z{-}2$ · β decay: $A$ same, $Z{+}1$ · γ: no change; only α and β are deflected
Vous avez compris
- la désintégration est spontanée et aléatoire ; taux corrigé = mesuré − fond
- α (noyau He, +2) : plus ionisant, arrêté par du papier
- β (électron, −1) : moyen, arrêté par de l'aluminium ; γ (onde EM) : plus pénétrant, plomb
- désintégration α : $A{-}4$, $Z{-}2$ · désintégration β : $A$ identique, $Z{+}1$ · γ : aucun changement ; seul α et β sont déviés