vignette|Table des isotopes par mode de désintégration majoritaire. Un isotope stable d'un élément chimique est un isotope qui n'a pas de radioactivité décelableDans le jargon des géochimistes, et notamment dans l'expression « géochimie des isotopes stables », le terme « isotope stable » est utilisé avec un sens plus restreint, celui d'isotope à la fois stable et non radiogénique..

Description En 2009, (de ) sont considérés comme stables. Comme pour certains d'entre eux les calculs indiquent qu'ils devraient connaître certains modes de désintégration, ce nombre est sans doute amené à se réduire au fur et à mesure que le seuil de sensibilité des expériences destinées à établir la radioactivité diminuera.

Les éléments de numéros atomiques 43 (technétium) et 61 (prométhium) n'ont aucun isotope stable (le est présent naturellement à l'état de traces). C'est aussi le cas de l'élément (bismuth) mais le a une demi-vie de . (plus d'un milliard de fois l'âge de l'Univers) : il n'est pas stable mais il peut être considéré comme tel à toutes fins utiles.

Stabilité des noyaux atomiques

La physique des noyaux atomiques est gouvernée par les trois interactions fondamentales du modèle standard de la physique des particules : l'interaction forte, l'interaction faible et l'interaction électromagnétique. Chaque noyau atomique est défini par le nombre de protons et de neutrons qu'il contient, ainsi que par son énergie totale, l'ensemble définissant les différents arrangements des particules selon lesquels l'énergie totale du système peut être distribuée. ; c'est celui vers lequel tendent tous les autres états de ce système.

Toute transition d'un état du système vers un autre requiert une énergie d'activation, fournie, dans le cas des noyaux atomiques, . Lorsque de telles fluctuations suffisent à faire basculer un noyau atomique d'un état donné vers un état d'énergie inférieure, ce noyau est dit instable : il peut, selon les cas, émettre des photons énergétiques (), des électrons ou des positons avec des neutrinos électroniques (), des noyaux d' (), ou encore se briser par fission spontanée : la résulte de la transition d'un état excité du noyau vers un état excité d'énergie inférieure ou vers son état fondamental. Elle concerne les isomères nucléaires produits par une ou α ou une fission spontanée, les produits de fission étant généralement excités ; la , gouvernée par l'interaction faible, concerne les noyaux possédant un excédant de protons (désintégration β+) ou de neutrons (désintégration β−) ; la , gouvernée par l'interaction forte ainsi que par l'électromagnétisme, concerne essentiellement les gros noyaux (dès environ et ), qui tendent à éliminer des noyaux d' pour s'alléger et gagner en stabilité ; la fission spontanée est une désintégration des très gros noyaux en deux ou trois morceaux, accompagnés d'une émission de neutrons.

Lorsqu'en revanche ne déclenchent pas de changement d'état du noyau atomique, ce dernier est dit stable et ne présente donc aucune radioactivité.

Liste des isotopes stables

Le plus lourd des isotopes stables est le , qui a la particularité d'être « doublement magique », avec un nombre magique à la fois de protons et de neutrons.

Isotopes quasi stables Les isotopes des éléments du milieu naturel ne se limitent pas à leurs seuls isotopes stables : certains isotopes instables mais à très longue période radioactive — parfois supérieure de plusieurs ordres de grandeur à l'âge de l'Univers — ont une abondance naturelle significative : ils peuvent représenter la forme dominante de certains éléments, comme c'est typiquement le cas de l'indium et du rhénium avec respectivement le 115In (avec une période de milliards d'années par et qui constitue 95,7 % de l'indium terrestre) et le 187Re (avec une période de d'années par et qui constitue 62,4 % du rhénium terrestre) ; les deux isotopes les plus abondants du tellure sont également radioactifs, mais avec des périodes tellement longues que leur radioactivité devient à peine mesurable : le 130Te et le 128Te, avec respectivement 7,9×1020 et 2,2×1024 années (cent soixante mille milliards de fois l'âge de l'Univers) par double désintégration bêta ; le représente 0,0117 % du potassium terrestre et est utilisé pour la datation de certaines roches riches en potassium ; il constitue la principale source de radioactivité des organismes vivants ; le représente 0,187 % du calcium terrestre, avec une radioactivité infime par double désintégration bêta, selon une période radioactive de 4,3×1019 années, malgré son fort excès en neutrons. Il est « doublement magique », et très utilisé en physique nucléaire pour la synthèse d'éléments superlourds ; certains éléments dépourvus d'isotope stable ont néanmoins une abondance naturelle non négligeable, notamment le bismuth, le thorium et l'uranium, chacun ayant un isotope dont la période excède le milliard d'années (celle du est de 1,9×1019 années) ; une vingtaine d'autres isotopes quasi stables sont présents dans le milieu naturel : vanadium 50 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Notes et références Notes

Références

Voir aussi

Articles connexes Élément chimique Fractionnement isotopique Géochimie isotopique Hydrologie isotopique Îlot de stabilité Isotope Modèle en couches Nombre magique (physique) Radioactivité Structure nucléaire

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