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Dernière mise à jour 05 juin 2025

Demi-Vie des Nucléides : Implications pour la Radioactivité et la Chronologie

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Qu’est-ce que la demi-vie ?

La demi-vie ou période radioactive d’un isotope radioactif est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un échantillon se désintègre. C’est une grandeur caractéristique d’un noyau instable et une mesure probabiliste de sa stabilité. La demi-vie est indépendante de la quantité de matière ou des conditions extérieures (température, pression, etc.) car la désintégration radioactive est un processus purement quantique, gouverné par les lois de la mécanique quantique.

Interprétation

Une courte demi-vie signifie une désintégration rapide (élément très instable). Une longue demi-vie indique un élément plus stable.

Est-ce que tous les éléments ont une demi-vie ?

Non, tous les éléments chimiques n’ont pas une demi-vie mesurable, car certains isotopes sont stables. Par exemple, le carbone-12 (12C), l’oxygène-16 (16O) ou encore le fer-56 (56Fe) ne se désintègrent pas spontanément, même sur des échelles de temps comparables à l’âge de l’Univers. En revanche, les éléments radioactifs comme l’uranium, le thorium ou le polonium possèdent une ou plusieurs formes instables (isotopes) avec des demi-vies variant de microsecondes à des milliards d’années.

Définition Physique de la demi-vie

La période radioactive, souvent notée \( T_{1/2} \)) d’un élément chimique (ou plus précisément d’un nucléide radioactif) est donc le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un échantillon donné se désintègrent spontanément. Elle est une mesure de la stabilité nucléaire.

Pour un échantillon contenant \( N_0 \) noyaux au temps \( t = 0 \), la loi de décroissance radioactive est : \( N(t) = N_0 \cdot e^{-\lambda t} \)

La demi-vie \( T_{1/2} \) est reliée à \( \lambda \) par : \( T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda} \)

Tableau des demi-vies (ordre croissant)

ÉlémentIsotopeDemi-vie (secondes)Demi-vie (forme lisible)
PoloniumPo-2120.00000030.3 µs
LivermoriumLv-2930.06161 ms
CaliforniumCf-2510.90.9 s
FranciumFr-223132022 min
TechnetiumTc-99m216006 h
IodeI-131693,7288.02 j
CobaltCo-60166,824,0005.27 ans
HydrogèneTritium388,435,68012.32 ans
CarboneC-14180,622,080,0005730 ans
PlutoniumPu-239760,585,760,00024 100 ans
UraniumU-2347,740,138,000,000245 500 ans
UraniumU-23522,174,070,000,000703 millions d'années
UraniumU-238141,379,620,000,0004.468 milliards d'années
ThoriumTh-232443,538,150,000,00014.05 milliards d'années
TellureTe-1286.945×10²⁴2.2×10²⁴ s (~7×10¹⁶ ans)

Graphique comparatif (échelle logarithmique)

Ce graphique montre les demi-vies des isotopes sélectionnés, classées par ordre croissant. L’échelle logarithmique permet de visualiser les écarts gigantesques, allant de la microseconde à plus de 10²⁴ secondes.

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