Physique de pointe

Radioactivité et modes de désintégration

Observez un ensemble de noyaux instables se désintégrer et vérifiez la loi exponentielle $N(t)=N_0e^{-\lambda t}$ avec la demi-vie $T_{1/2}=\ln2/\lambda$ , tout en voyant les désintégrations aléatoires individuelles composer la moyenne lisse.

Lycée

⚠ Le rayonnement ionisant est invisible et cumulatif ; les sources réelles ne se manipulent qu'avec blindage, distance, durée limitée et dosimètre en laboratoire agréé.

Matériel

Modèle 3D de population de noyaux parents avec événements de désintégration
Curseurs « paramètre » et « paramètre physique » (taux de désintégration)
Curseur « bruit » pour les fluctuations statistiques
Commande « écoulement du temps »

Protocole

Mesurer la demi-vie
Lancez l'évolution avec les paramètres par défaut et laissez le nombre de noyaux parents décroître. Notez les instants où N franchit $N_0/2$ puis $N_0/4$ : des rapports égaux prennent des temps égaux — propriété définissant $N(t)=N_0e^{-\lambda t}$ .
Extraire λ et l'activité
À partir de votre $T_{1/2}$ mesurée, calculez $\lambda=\ln2/T_{1/2}$ et l'activité $A=\lambda N$ à deux instants. Vérifiez que A décroît du même facteur que N — l'activité est proportionnelle à la population survivante.
Explorer l'aléatoire
Montez le curseur de bruit et relancez : les désintégrations individuelles deviennent visiblement irrégulières autour de la courbe moyenne. Changez ensuite le paramètre de taux et prédisez la nouvelle demi-vie avant de mesurer — un λ plus grand signifie une décroissance plus rapide, $T_{1/2}=\ln2/\lambda$ .

Simulation

Histoire de l’expérience

Henri Becquerel découvrit la radioactivité en 1896 quand des sels d'uranium voilèrent des plaques photographiques dans un tiroir obscur — sans phosphorescence. Marie et Pierre Curie isolèrent polonium et radium dès 1898, montrant que certains éléments se transforment ; Marie forgea le terme « radioactivité ». Ernest Rutherford et Frederick Soddy expliquèrent le phénomène vers 1902–03 comme une transmutation suivant une loi de décroissance statistique, et Rutherford distingua les rayonnements α, β puis γ. La loi exponentielle à demi-vie constante devint l'horloge de la physique nucléaire — datation des roches, étalonnage des doses médicales et alimentation des sondes lointaines.

Physiciens associés

Marie Curie Niels Bohr Henri Becquerel Pierre Curie

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