Désintégration bêta

Les particules bêta sont une forme de rayonnement ionisant. Il s’agit de particules subatomiques très énergétiques et électriquement chargées qui se déplacent rapidement. On attribue la découverte des rayonnements nucléaires à Henri Becquerel en 1896. Deux ans plus tard, Ernest Rutherford, qui travaillait alors à l’Université McGill, à Montréal, a découvert que ces rayons, appelés à l’époque « rayons Becquerel », étaient composés de particules possédant une charge positive ou négative, qu’il a nommées respectivement « alpha » et « bêta » d’après la première et la deuxième lettre de l’alphabet grec. En 1900, Becquerel a montré que les particules bêta étaient identiques aux électrons, qui avaient été découverts peu auparavant par J.J. Thomson. En 1903, Rutherford, toujours à l’Université McGill, a proposé les concepts novateurs de « désintégration radioactive » et de « demi-vie ». En 1908, ses idées révolutionnaires lui ont valu le prix Nobel – le tout premier attribué pour des travaux menés au Canada.

L’expression « désintégration bêta » désigne la production des particules bêta. On trouve deux types de particules bêta, soit ß+ et ß-.

La désintégration β- se produit lorsqu’un neutron dans le noyau d’un atome instable se transforme en proton. En pareil cas, un électron et un antineutrino sont éjectés du noyau. Ce type de désintégration est également appelé « émission d’électrons ». L’équation ci-après illustre une désintégration β- :

beta1
La désintégration β+, decay, aussi nommée « émission de positron », est presque exactement le phénomène contraire. Elle survient lorsqu’un proton dans le noyau d’un atome instable se transforme en neutron. Généralement, une petite quantité de rayons gamma est aussi émise au moment de la désintégration. L’équation suivante représente une désintégration β+ :

beta2

Les particules bêta peuvent parcourir quelques mètres dans l’air. Il suffit d’une mince feuille d’aluminium ou une pièce de bois de quelques centimètres d’épaisseur pour les bloquer. Cependant, elles se déplacent assez rapidement pour traverser les vêtements et, tout comme les particules alpha, elles posent un risque pour la santé, particulièrement en cas d’inhalation ou d’ingestion.

On trouve dans notre environnement des « émetteurs bêta », c’est-à-dire des radio-isotopes d’origine naturelle ou artificielle qui produisent des particules bêta. Certains de ces émetteurs, comme le carbone 14 et le potassium 40, sont présents naturellement dans votre corps.

Émetteurs bêta

Les radio-isotopes qui produisent des particules bêta sont appelés « émetteurs bêta. » En voici quelques-uns :

  • Le carbone 14 permet de déterminer l’âge des artéfacts. Il sert aussi de traceur médical.
  • Le césium 137 est utilisé en curiethérapie pour traiter différents types de cancer. On l’emploie aussi pour mesurer le débit des oléoducs.
  • Cobalt 60
  • Hydrogen 3 (tritium)
  • Iodine 129
  • L’iode 131 est utilisé comme traceur médical.
  • Le nickel 63 permet de détecter les explosifs. Il entre aussi dans la fabrication des régulateurs de tension et des limiteurs de surtension dans les appareils électroniques.
  • Le prométhium 147 est utilisé dans les thermostats des couvertures électriques. Il permet par ailleurs de mesurer l’épaisseur des plastiques, des tôles minces, du caoutchouc, du textile et du papier.
  • Le sodium 24 aide à détecter les fuites dans les pipelines industriels. Il sert aussi pour la diagraphie des puits de pétrole et les diagnostics médicaux.
  • Le strontium 90 est utilisé comme source d’alimentation pour les satellites météorologiques et les bouées de navigation.
  • Le soufre 35 sert aux traitements médicaux et est employé dans les capteurs utilisés en fabrication.
  • Le technétium 99m est utilisé comme traceur radioactif en médecine nucléaire.
  • Le thallium 204 permet de mesurer le taux de poussière et de polluants sur les papiers filtres. Il est aussi utilisé dans les jauges pour mesurer l’épaisseur des plastiques, des tôles minces, du caoutchouc, du textile et du papier.

On utilise couramment les émetteurs bêta pour l’imagerie, les diagnostics et les traitements médicaux ainsi que dans des applications industrielles.

Sources :

Human Health Fact Sheet, ANL, octobre 2001.
Radioisotopes Commonly Used in Devices by Industry, USEPA: www.epa.gov/radiation/source-reduction-management/radionuclides.html.