Rayonnement ionisant

Le rayonnement ionisant peut exister sous la forme de photons très énergétiques ou de particules chargées. Lorsque le rayonnement traverse la matière, celle-ci absorbe une partie de l’énergie et des électrons sont éjectés des atomes. Ce phénomène crée une trace d’ions positifs qui représente l’énergie résiduelle déposée par le rayonnement.

ionizing radiation
Types de rayonnement ionisant dans le spectre électromagnétique.

Dans les organismes vivants, l’énergie ainsi déposée peut endommager les tissus, les processus cellulaires, voire l’ADN, surtout si l’on reçoit une grande quantité d’énergie pendant une courte période. C’est le principal mécanisme par lequel le rayonnement peut provoquer des dommages immédiats ou une maladie à long terme (p. ex., le cancer). Toutefois, compte tenu du niveau d’exposition lié aux sources naturelles et artificielles de rayonnement dans l’environnement qui nous entoure, notre corps est généralement en mesure d’absorber l’énergie déposée un peu de la même manière qu’il s’est adapté aux niveaux de toxines chimiques et biologiques présentes dans l’environnement.

Geiger counter
Compteur Geiger.

Les rayons X et gamma, qui sont très énergétiques, peuvent ioniser les atomes dans presque tous les types de matière. La plupart des rayons X et gamma émis par le Soleil sont bloqués par l’atmosphère terrestre, mais certains la traversent. En revanche, l’atmosphère est elle-même une source appréciable de rayonnement ionisant : lorsque les rayons cosmiques (principalement des protons) entrent en interaction avec la haute atmosphère, ils créent des rayons X secondaires et des particules subatomiques, comme les muons, qui contribuent à l’exposition au rayonnement naturel.

Rayonnement nucléaire

Comme nous l’avons déjà mentionné, le rayonnement ionisant peut aussi exister sous forme de particules en mouvement. Quand les éléments et les radio-isotopes se désintègrent, ils éjectent des particules, notamment des photons, des particules alpha, des particules bêta et des neutrinos. Nos sens ne nous permettent pas de détecter le rayonnement ionisant — nous ne pouvons pas le voir, ni le sentir, ni le goûter. Pour le détecter, il faut utiliser des appareils spéciaux, comme les compteurs Geiger, les dosimètres ou les chambres à brouillard.

Si le rayonnement non ionisant et les rayons X sont produits par la transition d’électrons dans les atomes ou les molécules, on compte trois formes de rayonnement ionisant qui découlent de l’activité au sein du noyau d’un atome, à savoir les particules alpha (α), les particules bêta (β) et les rayons gamma (γ).

Les particules alpha, qui possèdent une forte charge positive, se composent de deux protons et de deux neutrons. Comme elles sont analogues au noyau d’hélium, on les représente dans une équation nucléaire par la lettre grecque α ou l’expression n1. Pour en savoir davantage sur ces particules, consultez la page Désintégration alpha.

Les particules bêta se présentent sous deux formes, soit les particules n2 et n3. Les particules n3 sont tout simplement des électrons qui ont été éjectés du noyau par suite de réactions subatomiques provoquant la conversion d’un neutron en un proton. Un électron est requis pour conserver la charge et il provient du noyau. Ce n’est pas un électron orbital. En revanche, les particules  n2sont des positrons éjectés du noyau au moment de la désintégration d’un proton en neutron. Un positron est une anti-particule très similaire à l’électron, mais possédant une charge positive. Pour en savoir davantage sur ces particules, consultez la page Désintégration bêta.

Les rayons gamma sont des photons de rayonnement électromagnétique de haute énergie. C’est le rayonnement qui a les fréquences les plus élevées et les longueurs d’onde les plus courtes de tout le spectre électromagnétique. On observe un certain chevauchement entre les fréquences des rayons gamma et celles des rayons X, mais les premiers sont issus de transitions nucléaires et les seconds de transitions électroniques. Pour en apprendre davantage sur ces particules, consultez la page Rayons gamma.