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Concept
Potassium 40
Résumé
Le potassium 40, noté K, est l'isotope du potassium dont le nombre de masse est égal à 40 : son noyau atomique compte et avec un spin 4 pour une masse atomique de . Il est caractérisé par un excès de masse de et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de . C'est un radioisotope du milieu naturel.
Le potassium 40 a une période radioactive de d'années. Ainsi, un gramme de K présente une activité de .
Le potassium subit concurremment trois modes de désintégration :
une désintégration β dans 89,28 % des cas pour donner du , avec une énergie de désintégration de :
⟶ + e + ;
une capture électronique dans 10,72 % des cas pour donner de l', avec une énergie de désintégration de :
e ⟶ + ν + γ ;
une désintégration β, en proportion négligeable en comparaison des deux réactions précédentes (de l'ordre de 0,001 %) :
⟶ + e + ν.
La seconde réaction (capture électronique) est utilisée pour dater la formation de certaines roches contenant du potassium (méthode de « datation par le potassium-argon »), en supposant nulle la quantité initiale d' dans ces roches et que l' y reste piégé une fois formé. On notera que le noyau de , nouvellement formé après la capture, se trouve dans un état excité (la capture vers le niveau fondamental est possible, mais rarissime). Il émet un photon lors de la désexcitation.
Il est remarquable que le potassium 40 puisse se désintégrer aussi bien en qu'en , car cela souligne à quel point les noyaux atomiques sont plus stables avec des nombres pairs de protons et de neutrons qu'avec des nombres impairs. De surcroît, la prépondérance de la désintégration en souligne l'effet stabilisateur des nombres magiques, car, avec pour , le est légèrement déficitaire en neutrons (par rapport aux noyaux stables voisins), mais est stabilisé par le fait qu'il est doublement magique.
Dans la mesure où le potassium est un élément indispensable à la vie, K constitue la principale source de radioactivité des organismes sains, supérieure à celle constituée par le : un homme de subirait chaque seconde la désintégration de de K, soit environ par K contre imputable à C.
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