Chaque élément a un ou plusieurs isotopes avec des noyaux instables, qui peuvent subir une désintégration radioactive. Dans ce processus, le noyau peut libérer des particules ou des rayonnements électromagnétiques. Lorsque le rayon du noyau est supérieur au rayon d’action de la force forte, la désintégration radioactive peut se produire, et le rayon d’action de la force forte n’est que de quelques femtomètres.
Les désintégrations radioactives les plus courantes sont les suivantes :
Désintégration alpha : Le noyau libère une particule alpha, un noyau d’hélium contenant deux protons et deux neutrons. Le résultat de la décomposition est un nouvel élément avec un nombre atomique inférieur.
Désintégration bêta : un phénomène d’interaction faible dans lequel un neutron est transformé en proton ou proton se transforme en neutron. Le premier est accompagné par la libération d’un électron et d’un antineutrino, tandis que le second libère un positron et un neutrino. Les électrons ou positrons libérés sont appelés particules bêta. Par conséquent, la désintégration bêta peut augmenter ou diminuer le nombre atomique de l’atome par un.
Désintégration gamma : Le niveau d’énergie du noyau est réduit, et le rayonnement électromagnétique est libéré, généralement après la libération de particules alpha ou de particules bêta.
La demi-vie des isotopes avec les protons Z et les neutrons N
D’autres désintégrations radioactives relativement rares incluent : libérer des neutrons ou des protons, libérer des noyaux ou des grappes d’électrons, et générer des électrons à grande vitesse au lieu des rayons bêta et des photons à haute énergie au lieu des rayons gamma par conversion interne.
Chaque radioisotope a une période de décomposition caractéristique, qui est la demi-vie. La demi-vie est le temps nécessaire pour que la moitié de l’échantillon se décompose. Il s’agit d’une pourriture exponentielle, c’est-à-dire d’une décomposition constante de 50 % de l’échantillon au cours de chaque demi-vie. En d’autres termes, après deux demi-vies, il ne reste plus que 25 % de l’isotope de départ.