La désintégration bêta, principal mécanisme de désintégration radioactive des isotopes instables, implique la transformation des neutrons en protons (désintégration bêta-moins) ou des protons en neutrons (désintégration bêta-plus), avec émission d'électrons, de positons, de neutrinos ou d'antineutrinos. De plus, des formes rares et théoriques comme la désintégration bêta double à deux neutrinos et l'hypothétique désintégration bêta double sans neutrinos pourraient avoir un impact significatif sur notre compréhension de la physique des particules, en particulier en ce qui concerne la masse et la nature des neutrinos. Crédit : Issues.fr.com
Qu'est-ce que la désintégration bêta ?
La désintégration bêta est la forme la plus courante de désintégration radioactive. Elle se produit de deux manières. Dans le premier type de désintégration bêta, un noyau atomique instable émet un électron et un antineutrino tout en convertissant un neutron en proton. Dans le deuxième type, le noyau instable émet un positron (un électron chargé positivement, également appelé antiélectron) et un neutrino tout en convertissant un proton en neutron. Les positons et les électrons sont des particules bêta. Les scientifiques ont observé une désintégration bêta dans 97 % de tous les isotopes instables connus. Elle se produit dans les noyaux contenant trop de neutrons ou trop de protons.
Les scientifiques ont observé deux principaux types de désintégration bêta. Le premier est la désintégration bêta-moins. Sous cette forme, un noyau émet un électron et un antineutrino (la forme antimatière d'un neutrino). Ce processus transforme un neutron du noyau en proton. Le deuxième type de désintégration bêta est la désintégration bêta-plus. Sous cette forme, le noyau émet un neutrino et un positron (la forme antimatière d'un électron). Ce processus transforme un proton du noyau en neutron.
La désintégration bêta se produit principalement par la transformation de neutrons en protons ou vice versa, libérant des particules telles que des électrons et des neutrinos. Crédit : Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab)
Il existe également des types rares de désintégration bêta. La désintégration bêta double à deux neutrinos en est un exemple. Il s'agit d'une transition à l'intérieur d'un noyau où deux neutrons subissent simultanément une désintégration bêta. En d'autres termes, deux neutrons se désintègrent en deux protons en émettant deux neutrinos et deux électrons.
Un autre type de désintégration bêta théoriquement possible est la désintégration bêta double sans neutrino. Dans cette forme de désintégration bêta, un noyau se désintègre en deux protons en émettant deux électrons. Cette forme n'a jamais été observée. Si la désintégration bêta double sans neutrino existe, cela signifierait que le neutrino a une masse et est ce que les scientifiques appellent une particule de Majorana. Il s'agit de particules identiques à leurs antiparticules.
Si les scientifiques observaient une désintégration double bêta sans neutrino, cela aiderait à expliquer les pièces manquantes du Modèle standard de la physique des particules. Le Modèle standard ne peut pas expliquer comment les neutrinos ont une masse. La désintégration double bêta sans neutrino pourrait être le mécanisme qui génère la masse du neutrino.
Faits sur la désintégration bêta
- La technique de datation au carbone utilisée par les archéologues pour déterminer l’âge repose sur les propriétés de la désintégration bêta.
- Les particules bêta issues de la désintégration bêta peuvent être dangereuses pour la santé. En savoir plus.
- Apprenez-en plus sur la désintégration bêta et d’autres termes dans le glossaire JLab.
Contributions du DOE à la recherche sur la désintégration radioactive
Le DOE soutient depuis longtemps la recherche en physique nucléaire, notamment sur la désintégration radioactive et les particules subatomiques qu'elle implique. Les chercheurs soutenus par le DOE Office of Science, souvent en collaboration avec des scientifiques du monde entier, ont contribué à des découvertes et des mesures récompensées par le prix Nobel qui ont affiné le modèle standard. Ces efforts se poursuivent aujourd'hui, avec des expériences qui testent avec précision le modèle standard et au-delà. Pour traiter spécifiquement de la désintégration double bêta sans neutrino, le DOE participe à la collaboration LEGEND (Large Enriched Germanium Experiment for Neutrino-less Double beta decay) au laboratoire national d'Oak Ridge, à l'expérience CUORE en Italie et à l'expérience MAJORANA DEMONSTRATOR dans le Dakota du Sud.
Ressources
- Bureau de la physique des hautes énergies
- Bureau de physique nucléaire
- Magazine Symétrie
- Découverte de la radioactivité
- Point fort scientifique : comprendre l'origine de la matière avec l'expérience CUORE
- Point fort scientifique : le démonstrateur Majorana donne sa réponse finale sur une désintégration nucléaire rare
