Demi-vie d'un élément radioactif

[curiosss]

Bonjour,

La demi-vie d'un isotope radioactif peut varier d'un court instant à des centaines de milliers d'années, ou plus.
Or même une seconde est une période très longue à l'échelle de Planck.

Ca ne vous choque pas ?
Si la désintégration de l'isotope était due à une instabilité interne, elle se serait manifestée en une fraction de seconde, temps largement suffisant pour qu'une configuration improbable se produise. Alors il faut considérer que la cause de la désintégration est externe, une perturbation du milieu sur l'isotope.

Ceci m'amène a conclure que rien ne prouve que les demi-vies mesurées sur Terre sont, pour un même isotope, les même partout dans l'Univers. Et sans aller trop loin, dans l'espace interstellaire par exemple.

Qu'en pensez-vous ? Il y a-t-il déjà des preuves qu'une demi-vie d'un certain élément radioactif soit la même sur Terre et ailleurs ?
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[maxwellien]

Bonjour, la nature des désintégrations et leur demi- vie indirectement sont régies par la mécanique quantique. Plus les probabilités de désintégrations sont faibles plus la demi- vie de l'élément sera grande et ces probabilités ne dépendent que de la nature de l'isotope bien sûr en le considérant isolé.

[JPL]

Ceci signifie qu'il y a tous les intermédiaires possibles entre des atomes très instables (tellement instables que lorsqu'on les crée dans les accélérateurs ne voit que les produits de la désintégration) et d'autres totalement stables ad vitam aeternam.

[Tawahi-Kiwi]

Et sans aller trop loin, dans l'espace interstellaire par exemple.

Les grains pre-solaires, inclusions dans les meteorites formees lors du refroidissement du nuage protoplanetaire, donnent des ages corrects (--> non abberant) qui precedent de plusieurs milliards d'annees la formation du systeme solaire. En utilisant les memes constante de desintegration que sur Terre, on obtient des ages relativement attendus (pas trop jeunes; pas excessivement vieux) pour des grains qui ont ete formes autour d'autres etoiles ou dans le milieu interstellaire.

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[curiosss]

Bonjour,

Maxwellien :
Sauf que la mécanique quantique n'explique pas du tout le fonctionnement de la désintégration. Les probabilités sont la seule façon qu'elle a d'approcher le Réel.
On constate la vitesse de désintégration d'un isotope, on calcule sa demi-vie, puis on dit que c'est comme ça parce que... c'est comme ça.

Passons sur le fait que la MQ n'explique rien.
Il serait toutefois intéressant de vérifier que la demi-vie d'un isotope est la même sur Terre qu'ailleurs. Ne pas le faire serait partir du postulat que le comportement des isotopes est le même dans toutes les milieux (faut-il interaction avec une autre particule (rayon cosmique par exemple), le champ gravitationnel a-t-il une influence (pourquoi pas, on peut être surpris), etc...). Un postulat de plus ou de moins vous allez me dire, ne changera pas grand chose

Mais j'ai confiance en la curiosité des chercheurs, ils ont dû vouloir vérifier, par contre je me demande si on a réussi à avoir des preuves directes ou indirectes de la constance de la demi-vie...

JPL :
Oui, mais pour ceux qui ont une demi-vie longue (des années..) ce n'est probablement pas une instabilité de structure interne (si on peut appeler ça ainsi) qui est la cause de la désintégration. Ca va tellement vite que toutes les configurations possibles doivent apparaitre en moins d'une seconde, pas la peine d'attendre des années. C'est le milieu qui doit interférer : sans rentrer dans les détails qu'on ne saurait donner, le vide est une mer d'énergie donc il est un bon candidat, et ce vide serait-il le 'même' sur Terre et partout ailleurs ?

[curiosss]

Les grains pre-solaires, inclusions dans les meteorites formees lors du refroidissement du nuage protoplanetaire, donnent des ages corrects (--> non abberant) qui precedent de plusieurs milliards d'annees la formation du systeme solaire. En utilisant les memes constante de desintegration que sur Terre, on obtient des ages relativement attendus (pas trop jeunes; pas excessivement vieux) pour des grains qui ont ete formes autour d'autres etoiles ou dans le milieu interstellaire.

T-K

Ok, merci. Ce n'est pas une preuve mais une bonne indication.

Si la cause est externe et est le rayonnement galactique, sur Terre ou en banlieue solaire c'est le même bombardement. Donc si différence il y a il faut la chercher plus loin, dans les zones où le rayonnement est plus faible, s'il y en a...

[JPL]

JPL :
Oui, mais pour ceux qui ont une demi-vie longue (des années..) ce n'est probablement pas une instabilité de structure interne (si on peut appeler ça ainsi) qui est la cause de la désintégration. Ca va tellement vite que toutes les configurations possibles doivent apparaitre en moins d'une seconde, pas la peine d'attendre des années. C'est le milieu qui doit interférer : sans rentrer dans les détails qu'on ne saurait donner, le vide est une mer d'énergie donc il est un bon candidat, et ce vide serait-il le 'même' sur Terre et partout ailleurs ?

Théorie strictement personnelle. Et tu sais ce que la charte dit des théories personnelles.

[invite07941352]

Bonjour,
Décidément, cette histoire devient très à la mode de douter de la constante radioactive ....
Déjà débattu très récemment, vous allez ici à partir du post 9 de Mely-1 : http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post5181039

[curiosss]

Merci Catmandou. Je ne pensais pas du tout aux problèmes de datation au carbone 14 (car ça se passe toujours sur Terre), mais il y a de quoi lire. Merci.


JPL : ce n'est pas une théorie personnelle, c'est de la logique. Si tu ne le penses pas c'est ta théorie personnelle.


J'adhère à l'idée que faute d'évidences il vaut mieux admettre l'invariabilité des Lois Physiques dans le temps et l'espace. Mais ceci n'empêche pas cela : on trouve de l'eau à l'état solide, liquide et gazeux sans changer de lois physiques. Pour la radioactivité il faudrait tester (si possible) qu'elle ne dépend pas de je ne sais quel paramètre.

[curiosss]

En fait pour répondre mieux à JPL : ce n'est pas une théorie personnelle, je veux justement vérifier que le fait de dire que la demi-vie des isotopes est constante et la même partout dans l'Univers n'est pas une théorie personnelle de je ne sais qui, et sans preuve expérimentale. C'est mon droit d'avoir une attitude scientifique.

[JPL]

Cela relève uniquement des propriétés du noyau, donc interaction forte. Rien à voir avec l'électromagnétisme (dont relèvent les différentes formes de l'eau par exemple) ou la gravitation.

[curiosss]

Ca c'est une théorie non démontrée. On n'en sait rien. Enfin, je crois, jusqu'à ce qu'on me prouve le contraire

[JPL]

Ca c'est une théorie non démontrée.

Ah ?

[Tawahi-Kiwi]

Ok, merci. Ce n'est pas une preuve mais une bonne indication.

Disons que si changement il y a, il est de toute evidence petit.

Si la cause est externe et est le rayonnement galactique, sur Terre ou en banlieue solaire c'est le même bombardement

un grain forme il y a 8 milliards d'annees a passe au moins 3,5 milliards d'annees dans un environnement ou le soleil n'existait pas encore...

je veux justement vérifier que le fait de dire que la demi-vie des isotopes est constante

En geochimie isotopique, c'est une question que l'on se pose lorsque les echantillons sont tres anciens (4,5 milliards d'annees) et la precision analytique tres elevee ±<100000ans.
Dans ces cas particulier, on n'est pas 100% certain que la fO₂ du systeme, et donc l'etat d'oxydation de l'uranium, n'a pas un effet tres tres tres faible sur le comportement du noyau, suffisament pour qu'il soit superieur a l'erreur analytique. Mais il n'y a aucune preuve que ce genre de chose existe.

T-K

[fabang]

Bonjour,

Maxwellien :
Sauf que la mécanique quantique n'explique pas du tout le fonctionnement de la désintégration. Les probabilités sont la seule façon qu'elle a d'approcher le Réel.
On constate la vitesse de désintégration d'un isotope, on calcule sa demi-vie, puis on dit que c'est comme ça parce que... c'est comme ça.

Passons sur le fait que la MQ n'explique rien.
Il serait toutefois intéressant de vérifier que la demi-vie d'un isotope est la même sur Terre qu'ailleurs. Ne pas le faire serait partir du postulat que le comportement des isotopes est le même dans toutes les milieux (faut-il interaction avec une autre particule (rayon cosmique par exemple), le champ gravitationnel a-t-il une influence (pourquoi pas, on peut être surpris), etc...). Un postulat de plus ou de moins vous allez me dire, ne changera pas grand chose

Mais j'ai confiance en la curiosité des chercheurs, ils ont dû vouloir vérifier, par contre je me demande si on a réussi à avoir des preuves directes ou indirectes de la constance de la demi-vie...

JPL :
Oui, mais pour ceux qui ont une demi-vie longue (des années..) ce n'est probablement pas une instabilité de structure interne (si on peut appeler ça ainsi) qui est la cause de la désintégration. Ca va tellement vite que toutes les configurations possibles doivent apparaitre en moins d'une seconde, pas la peine d'attendre des années. C'est le milieu qui doit interférer : sans rentrer dans les détails qu'on ne saurait donner, le vide est une mer d'énergie donc il est un bon candidat, et ce vide serait-il le 'même' sur Terre et partout ailleurs ?

C'est un peu gonflé de prétendre que l'on peut parcourir tout les états possibles (environ une infinité) en 1 seconde. C'est assez gratuit comme affirmation. C'est en explorant ce problème par la justification calculée que la seconde finit par tendre vers l'éternité, en passant par les demi-vie déjà constatées pour certains éléments.

[ansset]

En fait pour répondre mieux à JPL : ce n'est pas une théorie personnelle, je veux justement vérifier que le fait de dire que la demi-vie des isotopes est constante et la même partout dans l'Univers n'est pas une théorie personnelle de je ne sais qui, et sans preuve expérimentale. C'est mon droit d'avoir une attitude scientifique.

certes, mais à ma connaissance , il n'y a aucune étude ( voir même possible ) sur le sujet.
de ce fait, tu "postules" ce que tu veux.

[ansset]

je me corrige, il me semble que depuis le temps qu'on observe les rayons gamma ( par exemple ), si on avait décelé des écarts, cela se saurait .

[Olivzzz]

Bonjour,

En réponse à la question initiale : Si la demi-vie d'un isotope dépendait du milieu, en prenant un échantillon de cet isotope, on observerait une radioactivité différente à la surface du bloc par rapport au centre du bloc. L'observe-t-on ?

Cordialement,

[Garion]

Il me semble avoir lu il y a quelques temps une hypothèse sérieuse qui évoquait la possibilité que la désintégration soit lié aux fluctuations du vides et d'éventuelles collisions avec les particules virtuelles.
Après tout, si on considère que les particules virtuelles peuvent être séparées et devenir réelles à proximité de l'horizon d'un trou noir (rayonnement de Hawkin), on pourrai imaginer qu'elles interagissent aussi avec la matière.
Surtout que deux particules du même type étant indiscernables, je ne vois pas pourquoi l'une devrait se désintégrer avant une autre.

[JPL]

Pour autant que j'ai compris l'aspect aléatoire de la désintégration au niveau de l'atome, qui conduit à une valeur précise de la période par le jeu de la loi des grands nombre, s’explique parfaitement par le fait que la physique quantique dit qu'il est impossible de mesurer de façon précise l'état de chaque particule constituant le noyau, cet état étant "enveloppé d'un certain flou" pour parler de façon imagée. Il y a donc une probabilité non nulle pour certains types d'atomes que ces fluctuations aléatoires de l'état des particules aboutisse de temps en temps à un état global instable. Il n'est donc je pense nul besoin de faire appel à une cause extrinsèque pour expliquer cette désintégration.

Un exemple qui fait partiellement exception à l’explication exclusivement nucléaire, mais qui ne fait en réalité que confirmer la généralité quantique du mécanisme est la radioactivité par capture électronique, appelée parfois capture K (parce qu'elle concerne cette orbitale très proche du noyau). Les orbitales électroniques sont elles aussi définies de façon floue ce qui implique qu'un électron de l'orbitale K a une chance non nulle de se retrouver parfois dans le noyau. Si ce noyau est déficient en neutron il peut alors y avoir une capture qui conduit à transformer un proton en neutron avec émission d'un neutrino et d'un ou plusieurs photons gamma. Là encore aucun phénomène extrinsèque n'est requis.

Juste pour être complet j'ajoute que si la capture électronique K est bien entendu la plus facile à comprendre on a découvert ultérieurement des captures d'électrons des orbitales L et même M. Si je ne vois pas comme un facteur extrinsèque pourrait modifier l'état du noyau au point de faire varier la période radioactive, je pose juste la question pour la radioactivité par capture électronique car il est nettement plus facile de modifier de l’extérieur le "nuage" électronique.

[Deedee81]

Bonjour,

Que d'affirmations abusives. Je ne vais pas revenir sur tout. Je préciserai juste :

- La mécanique quantique (appliqué aux interactions nucléaires) explique parfaitement les demi-vies. Que ce soit dans les désintégrations alpha, beta et gamma. Même dans l'encyclopedia Universalis on trouve une bonne description des modèles qui sont utilisés dans ce but. C'est bien connu.
- En dehors des exemples de Tawahi, on observe plusieurs éléments radioactifs produits lors de l'explosion d'une supernvae. Leur demi-vie est tout à fait identique à ce qu'on mesure sur Terre et ils peuvent même servir d'indicateurs, pour des supernovae plus lointaines, de leur vitesse de récession.
- On ne démontre pas les théories en physique. Une phrase comme "c'est une théorie non démontrée" est un argument, excusez-moi pour ce mot, idiot. Les théories sont validées (ou réfutées). Et toutes les théories dont il est question ici sont validées : mécanique quantique, théorie quantique des champs, électrodynamique, chromodynamiques (validés avec une précision énorme dans tous les domaines), modèles de noyau (validée aussi avec de très bons résultats, y compris pour les noyaux très excités et les noyaux loins des nombres magiques, ce qui est d'ailleurs relativement récent).
- Enfin, en vert : Critiquer ou mettre en doute des résultats établis scientifiquement est une théorie ou tout au moins une opinion personnelle. Les théories personnelles ne sont pas autorisées ici même si elles sont valides et basées sur la meilleure des "logiques" (vous apprécierez les guillemets, ils ne sont pas la pour rien). Jouer sur les mots ou sur l'appréciation n'y change rien. Merci de rester dans les clous

[curieuxdenature]

Bonjour

pour exprimer en d'autres mots ce qui a déjà été dit, les énergies mises en jeu au sein du noyau sont très largement supérieures à celles qu'on trouvent dans l'environnement ordinaire.
Ce qui implique que si l'affirmation tient la route à propos du cortège électronique, il est exclu de pouvoir l'invoquer dans le phénomène de la désintégration radioactive.
Contrairement à ce qu'en pense l'auteur du fil, la mécanique quantique explique correctement les statistiques de ces demi-vies, encore faut-il l'étudier sans bruler les étapes, le chapitre qui parle du comportement des particules plongées dans un puits de potentiel et qui passent à travers malgré qu'en mécanique classique ce soit impossible est un bon début.

[Deedee81]

Salut,

le chapitre qui parle du comportement des particules plongées dans un puits de potentiel et qui passent à travers malgré qu'en mécanique classique ce soit impossible est un bon début.

Notons d'ailleurs que le comportement exponentiel de la probabilité de traversée en fonction de l'épaisseur de la barrière explique pourquoi on peut avoir des demi-vies qui s'étalent sur un gros paquet d'ordres de grandeur. Le même mécanisme explique que certaines désintégration se produisent en quelques microsecondes alors que d'autres prennent une durée de l'ordre de l'âge de l'univers.

Je le précise à cause du raisonnement dit "logique" : "La demi-vie d'un isotope radioactif peut varier d'un court instant à des centaines de milliers d'années, ou plus. Or même une seconde est une période très longue à l'échelle de Planck. Ca ne vous choque pas ?"

Ca n'a rien de choquant quand on connait le mécanisme qui est derrière. Et qui est d'ailleurs assez simple (l'effet tunnel, on trouve facilement ça sur le net, tant vulgarisé que théorique ou expérimental) du moins dans le principe (pour l'appliquer, il faut calculer la barrière de potentiel, ce qui est parfois assez compliqué, mais même pour l'interaction nucléaire c'est quelque chose qu'on fait assez bien).

[Deedee81]

Ch'tit correction. Pour l'émission gamma ce n'est pas l'effet tunnel, c'est une désexcitation (comme pour les électrons du cortège) des niveaux excités des nucléons. Et là aussi les durées peuvent varier considérablement (comme pour les électrons, avec les désexcitation quasi immétiate ou la phosphorescence sur une longue durée) même si ça ne grimpe pas autant qu'avec l'effet tunnel. Ici, les phénomènes "freinant" le processus sont essentiellement liés aux transitions interdites ainsi qu'à divers termes liés au spin ou au moment angulaire orbital (nettement plus compliqué avec les nucléons qu'avec les électrons là aussi, mais là aussi de gros progrès ont été fait avec les modèles et dans l'Encyclopedia Universalis on montre certains spectres théoriques et la confrontation aux données).