La radioactivité, outil de la connaissance
Les sources radioactives permirent à Marie Curie, Ernest Rutherford et d’autres, les premières explorations du noyau. Depuis, les applications de la radioactivité se sont multipliées et la radioactivité est devenue une source irremplaçable de connaissances, en permettant de suivre à la trace et avec une extrême sensibilité, atomes et molécules.
La grande variété des éléments radioactifs et la grande diversité de leurs périodes au laboratoire, qui peuvent aller de quelques minutes à quelques milliards d’années, permettent d’utiliser la radioactivité dans pratiquement tous les domaines.
Dans la recherche en biologie, les marqueurs radioactifs à vie courte comme le tritium, le phosphore-32 sont universellement employés. L’iode-123 permet le diagnostic de maladies thyroïdiennes par scintigraphie.
Le carbone-14, de période 5 700 ans, a révolutionné la recherche en archéologie, car on peut, grâce à lui, dater des objets ou des lieux jusqu’à environ 40 000 ans. D’autres méthodes radioactives (analyse du rapport potassium/argon par exemple) sont utilisées pour des époques plus lointaines.
La radioactivité est présente également dans les sciences de la terre et de l’environnement. C’est ainsi que l’uranium, le potassium, le rubidium ont permis de préciser l’âge de la Terre. Des climatologues mesurent la quantité de béryllium-10 produit par les rayons cosmiques dans l’atmosphère et stocké dans les glaces du pôle : leur abondance dépend de l’activité solaire. Des océanographes peuvent, à partir du dosage du carbone-14 dans les océans, retracer les chemins des courants océaniques.
Rhinocéros de la grotte Chauvet daté par la méthode du carbone 14 qui valut le prix Nobel en 1960 au physicien et chimiste américain Willard Libby (à droite)
© Grotte Chauvet
Les physiciens ont été amenés à développer des outils pour détecter les rayonnements émis par les atomes radioactifs ou d’autres sources comme les rayons cosmiques en provenance de l’espace. Depuis l’époque de Marie Curie et d’Ernest Rutherford, de nombreux détecteurs ont été mis au point, d’une extrême sensibilité, à même d’observer la désintégration d’un minuscule noyau ou l’impact d’un rayon X ou gamma.
La découverte de la radioactivité a mené à celle du noyau de l’atome et au développement de la physique nucléaire. Premier pas de l’exploration de l’infiniment petit, celle-ci à conduit grâce aux grands accélérateurs à la naissance d’une nouvelle discipline, la physique des particules. Le Courrier du Cern décrit l’histoire en France de ces deux disciplines dans un excellent article : L’essor de la physique des particules en France, par Ursula Bassler et Denis Guthleben.
RÉSUMÉ DU CHAPITRE ET DES SUJETS ABORDÉS
– Recherches sur le noyau – Accélérateur GANIL
– Outils de détection – Principes de détection. Une détection ultra sensible. Détecteurs. Compteurs Geiger
– Datations – Les méthodes de datation : Carbone 14, l’âge de la Terre
– Marqueurs et traceurs – Des espions radioactifs en quantités infinitésimales
– Sciences de la Terre – Océanographie, climatologie
– Astronomie gamma – Exploration de l’Espace et de ses rayonnements: