Différence entre les particules alpha bêta et gamma

Différence principale - Alpha vs Beta vs particules gamma

La radioactivité est un processus de décomposition d'éléments chimiques avec le temps. Cette désintégration se produit par l'émission de différentes particules. L'émission de particules s'appelle également l'émission de rayonnement. Le rayonnement est émis par le noyau d'un atome, convertissant les protons ou les neutrons du noyau en différentes particules. Le processus de radioactivité a lieu dans des atomes instables. Ces atomes instables subissent une radioactivité afin de se stabiliser. Il existe trois principaux types de particules pouvant être émises sous forme de rayonnement. Ce sont des particules alpha (α), bêta (β) et gamma (γ). La principale différence entre les particules alpha bêta et gamma est que Les particules alpha ont le pouvoir de pénétration le plus faible tandis que les particules bêta ont un pouvoir de pénétration modéré et les particules gamma ont le pouvoir de pénétration le plus élevé.

Zones clés couvertes

1. Que sont les particules alpha
      - Définition, propriétés, mécanisme d'émission, applications
2. Que sont les particules bêta
      - Définition, propriétés, mécanisme d'émission, applications
3. Que sont les particules gamma
      - Définition, propriétés, mécanisme d'émission, applications
4. Quelle est la différence entre les particules alpha bêta et gamma
      - Comparaison des différences clés

Termes clés: alpha, bêta, gamma, neutrons, protons, désintégration radioactive, radioactivité, rayonnement

Que sont les particules alpha

Une particule alpha est une espèce chimique identique au noyau Helium et est désignée par le symbole α. Les particules alpha sont composées de deux protons et de deux neutrons. Ces particules alpha peuvent être libérées du noyau d'un atome radioactif. Les particules alpha sont émises dans le processus de désintégration alpha.

L'émission de particules alpha se produit dans des atomes «riches en protons». Après l’émission d’une particule alpha par le noyau de l’atome d’un élément particulier, ce noyau est modifié et devient un élément chimique différent. Cela est dû au fait que deux protons sont retirés du noyau lors de l’émission alpha, ce qui entraîne une réduction du nombre atomique. (Le numéro atomique est la clé permettant d'identifier un élément chimique. Un changement dans le numéro atomique indique la conversion d'un élément en un autre).

Figure 1: Désintégration alpha

Comme il n'y a pas d'électrons dans la particule alpha, la particule alpha est une particule chargée. Les deux protons donnent une charge électrique de +2 à la particule alpha. La masse de la particule alpha est d'environ 4 amu. Par conséquent, les particules alpha sont les plus grosses particules émises par un noyau.

Cependant, le pouvoir de pénétration des particules alpha est considérablement faible. Même un papier fin peut arrêter les particules alpha ou le rayonnement alpha. Mais le pouvoir ionisant des particules alpha est très élevé. Puisque les particules alpha sont chargées positivement, elles peuvent facilement prendre des électrons d'autres atomes. Cette élimination des électrons d'autres atomes provoque l'ionisation de ces atomes. Puisque ces particules alpha sont des particules chargées, elles sont facilement attirées par les champs électriques et magnétiques.

Que sont les particules bêta

Une particule bêta est un électron à haute vitesse ou un positron. Le symbole de la particule bêta est β. Ces particules bêta sont libérées par des atomes instables «riches en neutrons». Ces atomes obtiennent un état stable en éliminant les neutrons et en les convertissant en électrons ou en positrons. L'élimination d'une particule bêta modifie l'élément chimique. Un neutron est converti en un proton et une particule bêta. Par conséquent, le numéro atomique est augmenté de 1. Il devient alors un élément chimique différent..

Une particule bêta n'est pas un électron des coques d'électrons externes. Ceux-ci sont générés dans le noyau. Un électron est chargé négativement et un positron est chargé positivement. Mais les positrons sont identiques aux électrons. Par conséquent, la désintégration bêta se produit de deux manières: l’émission β + et l’émission β-. L'émission β + implique l'émission de positrons. β- émission implique l'émission d'électrons.

Figure 2: Emission β

Les particules bêta sont capables de pénétrer dans l'air et le papier, mais peuvent être arrêtées par une mince feuille de métal (telle que l'aluminium). Il peut ioniser la matière qu'il rencontre. Comme elles sont chargées négativement (ou positivement s’il s’agit d’un positron), elles peuvent repousser les électrons dans d’autres atomes. Il en résulte une ionisation de la matière.

S'agissant de particules chargées, les particules bêta sont attirées par les champs électriques et magnétiques. La vitesse d'une particule bêta est d'environ 90% de la vitesse de la lumière. Les particules bêta sont capables de pénétrer la peau humaine.

Que sont les particules gamma

Les particules gamma sont des photons qui transportent de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques. Par conséquent, le rayonnement gamma n'est pas composé de particules réelles. Les photons sont des particules hypothétiques. Le rayonnement gamma est émis par des atomes instables. Ces atomes sont stabilisés en éliminant l'énergie sous forme de photons afin d'obtenir un état d'énergie plus faible.

Le rayonnement gamma est un rayonnement électromagnétique à haute fréquence et à faible longueur d'onde. Les photons ou les particules gamma ne sont pas chargés électriquement et ne sont pas affectés par les champs magnétiques ni les champs électriques. Les particules gamma n'ont pas de masse. Par conséquent, l'émission de particules gamma ne réduit ni n'augmente la masse atomique de l'atome radioactif. Par conséquent, l'élément chimique n'est pas changé.

Le pouvoir de pénétration des particules gamma est très élevé. Même un très petit rayonnement peut pénétrer dans l'air, les papiers et même les feuilles métalliques minces.

Figure 3: Désintégration gamma

Les particules gamma sont éliminées avec les particules alpha ou bêta. La désintégration alpha ou bêta peut modifier l’élément chimique, mais pas l’état énergétique de l’élément. Par conséquent, si l'élément est toujours dans un état d'énergie supérieure, l'émission de particules gamma se produit afin d'obtenir un niveau d'énergie inférieur. 

Différence entre les particules alpha bêta et gamma

Définition

Particules Alpha: Une particule alpha est une espèce chimique identique au noyau de l'hélium..

Particules Bêta: Une particule bêta est un électron à haute vitesse ou un positron.

Particules gamma: Une particule gamma est un photon qui transporte de l'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques.

Masse

Particules Alpha: La masse d'une particule alpha est d'environ 4 amu.

Particules Bêta: La masse d'une particule bêta est d'environ 5,49 x 10^-4 amu.

Particules gamma: Les particules gamma n'ont pas de masse.

Charge électrique

Particules Alpha: Les particules alpha sont des particules chargées positivement.

Particules Bêta: Les particules bêta sont des particules chargées positivement ou négativement.

Particules gamma: Les particules gamma ne sont pas des particules chargées.

Effet sur le nombre atomique

Particules Alpha: Le nombre atomique d'élément est réduit de 2 unités lorsqu'une particule alpha est libérée.

Particules Bêta: Le numéro atomique de l'élément est augmenté de 1 unité lorsqu'une particule bêta est libérée.

Particules gamma: Le numéro atomique n'est pas affecté par l'émission de particules gamma.

Changement dans l'élément chimique

Particules Alpha: L'émission de particules alpha provoque le changement de l'élément chimique.

Particules Bêta: L'émission de particules bêta provoque le changement de l'élément chimique.

Particules gamma: L'émission de particules gamma ne provoque pas le changement de l'élément chimique.

Puissance de pénétration

Particules Alpha: Les particules alpha ont le moins de pouvoir de pénétration.

Particules Bêta: Les particules bêta ont un pouvoir de pénétration modéré.

Particules gamma: Les particules gamma ont le plus haut pouvoir de pénétration.

Pouvoir ionisant

Particules Alpha: Les particules alpha peuvent ioniser beaucoup d'autres atomes.

Particules Bêta: Les particules bêta peuvent ioniser d'autres atomes, mais ne sont pas bonnes en tant que particules alpha.

Particules gamma: Les particules gamma ont le moins de capacité à ioniser d'autres matières.

La vitesse

Particules Alpha: La vitesse des particules alpha est environ le dixième de la vitesse de la lumière.

Particules Bêta: La vitesse de la particule bêta est d'environ 90% de la vitesse de la lumière.

Particules gamma: La vitesse des particules gamma est égale à la vitesse de la lumière.

Champs électriques et magnétiques

Particules Alpha: Les particules alpha sont attirées par les champs électriques et magnétiques.

Particules Bêta: Les particules bêta sont attirées par les champs électriques et magnétiques.

Particules gamma: Les particules gamma ne sont pas attirées par les champs électriques et magnétiques.

Conclusion

Les particules alpha, bêta et gamma sont émises par des noyaux instables. Un noyau émet ces différentes particules pour devenir stable. Bien que les rayons alpha et bêta soient composés de particules, les rayons gamma ne sont pas composés de particules réelles. Cependant, afin de comprendre le comportement des rayons gamma et de les comparer aux particules alpha et bêta, une particule hypothétique appelée photon est introduite. Ces photons sont des paquets d'énergie qui transportent de l'énergie d'un endroit à un autre sous forme de rayon gamma. Par conséquent, elles s'appellent des particules gamma. La principale différence entre les particules alpha bêta et gamma est leur pouvoir de pénétration. 

Références:

1. «GCSE Bitesize: Types de rayonnement». BBC, disponible ici. Consulté le 4 sept. 2017.
2. «Rayonnement gamma». Centre de ressources sur les END, disponible ici. Consulté le 4 sept. 2017.
3. «Types de rayonnements: principes de base des rayonnements gamma, alpha, neutrons, bêta et rayons X.» Mirion, disponible ici. Consulté le 4 sept. 2017.

Courtoisie d'image:

1. “Alpha Decay” contre Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia
2. “Beta-minus Decay” par Inductiveload - Eigenes Werk (Gemeinfrei) via Commons Wikimedia
3. “Gamma Decay” par Inductiveload - self-made (domaine public) via Commons Wikimedia