Demi-vie radioactive — Physique, 14–17 ans
La demi-vie décrit le rythme régulier auquel un échantillon instable perd la moitié de son activité restante.
L’idée
Les atomes radioactifs changent au hasard : on ne peut donc pas prévoir quel atome se désintégrera ensuite. Dans un grand échantillon, l’activité suit toutefois un rythme fiable : après une demi-vie, il reste la moitié des noyaux instables initiaux ; après deux, il en reste un quart. La demi-vie est le temps de chaque division par deux.
Pourquoi c’est utile
Les scientifiques avaient besoin de décrire la désintégration alors que chaque événement est imprévisible. Compter les désintégrations dans beaucoup d’atomes a révélé un schéma statistique stable ; la demi-vie est ainsi devenue une horloge et un moyen de comparaison. Elle permet d’estimer la matière restante sans connaître l’histoire de chaque atome.
Exemple guidé
Un échantillon contient d’abord 80 g d’une substance radioactive, dont la demi-vie est de 6 jours. Après 6 jours, il reste 40 g. Après 12 jours, il reste la moitié de 40 g : 20 g. Après 18 jours, il reste la moitié de 20 g : 10 g. À chaque étape, la quantité présente est divisée par deux.
Le piège courant
On croit souvent que chaque demi-vie enlève la moitié de l’échantillon initial. Cette formulation semble naturelle, mais chaque demi-vie enlève la moitié de ce qui reste, pas la moitié de la quantité de départ. La suite est donc 100, 50, 25, 12,5 et non 100, 50, 0.
Dans la vie réelle
La demi-vie est utilisée en imagerie médicale : un traceur à vie courte peut montrer le fonctionnement d’un organe pendant que son activité diminue. Elle sert aussi à dater certaines roches et des vestiges archéologiques, ainsi qu’à planifier le stockage sûr des déchets radioactifs. Il faut un isotope adapté et des mesures soigneuses.
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