Quelles sont les utilisations du rayonnement nucléaire
Table des matières:
Le rayonnement nucléaire a plusieurs applications différentes et, dans cet article, nous examinerons plusieurs de ces utilisations du rayonnement nucléaire. En particulier, nous examinerons la datation au radiocarbone et l'utilisation des radio-isotopes en médecine.
Datation radioactive
Datation au radiocarbone est une méthode de détermination de l'âge de la matière organique morte, développée par Willard Libby à la fin des années 1940. Pour cela, il a reçu le prix Nobel de chimie en 1960. La méthode utilise la désintégration du carbone 14 pour déterminer quand l'organisme constituant le matériau est mort.
Dans la haute atmosphère, les rayons cosmiques interagissent avec diverses molécules, ce qui entraîne la production de nombreux neutrons. Ces neutrons, à leur tour, réagissent avec des atomes d'azote gazeux, produisant l'isotope instable carbone-14 dans la réaction suivante:
Le carbone 14 est un isotope instable du carbone. Il subit une désintégration bêta moins, produisant à nouveau de l'azote-14:
Le processus ci-dessus a une demi-vie de 5730 ans.
Le rapport du carbone-14 au cabon-12 dans l'atmosphère reste le même. Le carbone 14 dans l'atmosphère se retrouve dans des molécules de dioxyde de carbone. Étant donné que les êtres vivants absorbent constamment du carbone, la proportion de carbone 14 à carbone 12 dans leur corps devient la même que la proportion de carbone 14 à carbone 12 dans l'atmosphère.
Lorsque les êtres vivants meurent, ils cessent d'absorber du carbone. Le carbone 14 dans leur corps continue maintenant à se désintégrer, et il ne se reconstitue plus. Ainsi, après la mort, la proportion de carbone 14 par rapport au carbone 12 dans le corps d'un organisme autrefois vivant continue de diminuer.
Puisque nous connaissons la demi-vie du carbone et le rapport du carbone 14 au carbone 12 dans un organisme vivant, si nous pouvons mesurer l'activité de désintégration du carbone 14 à partir d'un cadavre, nous pouvons alors calculer combien de temps l'organisme est mort. pour. La technique peut être appliquée pour trouver quand tout ce qui est fabriqué à partir de matériaux vivants a été construit, y compris des matériaux tels que le bois et le tissu.
Les cas célèbres de datation au radiocarbone incluent «Ötzi l'homme des glaces» (les restes d'un mort enterré il y a environ 5000 ans), le «Suaire de Turin", et les manuscrits de la mer Morte.
La datation au radiocarbone n'est pas parfaite. La composition du dioxyde de carbone dans l'atmosphère a légèrement changé au fil des ans. De plus, la datation au carbone peut ne pas être précise lorsqu'on tente de dater des choses qui ont plus de 40 000 ans environ. En effet, la proportion de carbone-14 restant est trop faible pour obtenir une lecture précise de l'activité.
Rencontres avec Potassium-40
Pour trouver l'âge d'objets beaucoup plus anciens, la désintégration du potassium-40 en argon-40 peut être utilisée. Le processus de désintégration bêta plus:
a une demi-vie d'environ 1,25 × 109 années. Par conséquent, cela est beaucoup plus approprié que la datation au carbone pour déterminer l'âge d'objets beaucoup plus anciens (par exemple, pour savoir quand les roches se sont formées).
Exemple
L'activité d'un échantillon d'Ötzi the Iceman a été mesurée à 0,13 Bq par gramme. Étant donné que l'activité des tissus vivants est d'environ 0,23 Bq par gramme, trouvez depuis combien de temps Ötzi l'homme de glace était en vie.
Nous allons d'abord trouver la constante de décroissance:
.
Puis,
.
En prenant ln des deux côtés, nous avons,
.
Puis,
.
Utilisations des rayonnements nucléaires en médecine
Le rayonnement nucléaire est utilisé à de nombreuses fins différentes en médecine, à la fois pour le diagnostic et la thérapie.
tachnitium 99 métastable est un isotope du Technitium (
) qui est produit au cours de la
désintégration du molybdène-99 (
). Le noyau de
formé est dans un état excité, et il se désintègre en émettant un
rayon. Les
la désintégration du technitium-99 métastable a une demi-vie d'environ 6 heures, ce qui est beaucoup plus long que les demi-vies typiques
se désintègre. C'est idéal, car il faut un certain temps aux cellules du corps pour absorber tout matériau injecté. L'injecté
est absorbée par les cellules cancéreuses (elles ne pénètrent pas dans les cellules saines), où elles subissent
carie. À l'aide d'une gamma caméra, la position des cellules cancéreuses a pu être détectée.
Iode-131 est un isotope instable utilisé pour détruire les cellules cancéreuses de la glande thyroïde.
Tomographie positron-électron (TEP) la numérisation utilise également le rayonnement nucléaire. Ici, les molécules contenant des atomes qui subissent
la carie est introduite dans le corps. Les
les particules sont des positons (
) et ils s'annihilent lorsqu'ils entrent en contact avec des électrons (
). L'annihilation produit une paire de
photons, qui peuvent alors être détectés.
L'une des utilisations du rayonnement nucléaire - Un PET Scan
Les références:
Angelo Jr., J.A. (2004). Technologie nucléaire. Westport: Greenwood Press.
Image de courtoisie:
Image PET Scan à l'origine par Akira Kouchiyama, [CC BY-SA 3.0]
