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RADIOACTIVITE Datation par le carbone 14 Th è me pr é sent é par Amacodou Ndiaye, Conseiller P é dagogique Itin é rant au Pôle R é gional de Formation.

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1 RADIOACTIVITE Datation par le carbone 14 Th è me pr é sent é par Amacodou Ndiaye, Conseiller P é dagogique Itin é rant au Pôle R é gional de Formation de Thi è s

2 La radioactivité est un phénomène nucléaire spontané qui agit sur les noyaux des atomes et qui est indépendant de la nature des liaisons chimiques entre ces atomes. Elle ne dépend ni de l'état de la substance (solide, liquide ou gaz), ni de la température ou de la pression.

3 Petit historique de la radioactivité Découverte des rayons X en 1895 Wilhelm Roentgen

4 D é couverte de la radioactivit é en 1896 Henri Becquerel

5 Découverte de nouveaux métaux radioactifs en 1898 Pierre et Marie Curie, 1895

6 Utilisation en radiochronologie, Ernest Rutherford

7 Cheikh Anta Diop : Création du laboratoire datation au 14C à Dakar au sein de l IFAN : datation de l Homme d Asselar (à Gif-sur-Yvette) par la méthode au 14C

8 Eléments / Isotopes : Isotopes du carbone : - 6 protons (Z) - 6, 7 ou 8 neutrons - 6 électrons (- Z) 12C 6 13C 6 14C 6 -> masses différentes Z : numéro atomique = nombre de protons -> élément N : nombre de neutrons -> variable A : nombre de masse = Z + N -> isotope

9 Noyau instable = radioactif Il ya donc transformation du noyau et émission dun rayonnement. Différents types de radioactivité Généralités

10 Au cours dune transformation nucléaire, il y a conservation de la charge électrique et du nombre de nucléons. Voc: W est le « noyau père » (avant transfo.), X est le « noyau fils » (après transfo.), et Y une particule émise.

11 Radioactivité -> émission dun noyau dhélium 4 2 He, appelé particule Ex: -> Pourquoi?-> Trop « gros », trop de nucléons!

12 Radioactivité -> Pourquoi?-> Trop de neutrons par rapport aux protons -> Transformation dun neutron en proton et émission dun électron e - (provenant du neutron!) Ex:

13 Radioactivité -> Pourquoi?-> Trop de protons par rapport aux neutrons Radioactivité artificielle découverte en 1934 Par le couple Joliot. -> Transformation dun proton en neutron et émission dun positron (ou positon) e + Ex:

14 Rayonnement Provient de la désexcitation dun noyau fils (pour les 3 types de radioactivité). -> Très pénétrant (environ 20 cm de plomb pour sen protéger!) excité Nb: - Rayonnement électromagnétique - Particule associée: photon.

15 Applications Industrie Gammagraphie(contrôle de soudures) Bêtagraphie(examen d'obets minces, contrôle d'épaisseurs, etc ) Médecine et biologie Traitement des tumeurs (destruction dune tumeur cancéreuse par rayonnement gamma) Scintigraphie ( utilisation comme traceur)

16 Analyse chimique ( dosage délément à létat de trace : hormones de croissance, insuline dans le sang, etc. ) Stérilisation : seringues, pansements, draps, prothèses,... sont stérilisés à l'aide de rayon gamma, qui tuent les micro- organismes. Agronomie et agroalimentaire Centrales nucléaires La datation

17 Datation par le carbone 14 Le carbone 14 ou radiocarbone est produit en permanence dans l'azote de l'air par le rayonnement cosmique.

18

19 Le carbone se trouve réparti dans différents réservoirs : latmosphère, la biosphère, lhumus, les matières organiques, les carbonates/bicarbonates

20 Le carbone 14, isotope radioactif du carbone a été découvert presque par hasard par le physicien américain F.N.F. Kurie, en En 1946, Willard Franck Libby émit lhypothèse d'une production continue de cet isotope dans la nature et jeta les bases théoriques et pratiques de son utilisation pour des datations archéologiques. Cette découverte lui valut l'attribution du prix Nobel de Chimie en 1960.

21 Principe de la datation au Carbone 14 Au cours de sa vie, tout organisme vivant assimile du carbone et notamment une certaine proportion de Carbone 14. Après sa mort, la quantité de radiocarbone qu'il contient et sa radioactivité décroissent au fil du temps selon une courbe exponentielle.

22 La méthode de datation au 14C repose ainsi sur la présence de radiocarbone en infime proportion dans les échantillons de matière organique. Léchantillon est daté en mesurant l'activité radiologique du carbone 14 quil contient ou le rapport 14C/C total avec un spectromètre de masse. Cette méthode permet de connaître l'âge absolu de léchantillon, cest-à- dire le temps écoulé depuis sa mort.

23 Applications de cette méthode La datation au Carbone 14 permet de déterminer des âges absolus allant de quelques centaines d'années jusqu'à ans avant Jésus-Christ sur des échantillons organiques comme des charbons, des débris végétaux, des ossements ou des coquilles de mollusques.

24 Cette méthode a apporté un progrès important en archéologie et en paléoanthropologie en permettant de dater beaucoup plus précisément qu'avant les vestiges préhistoriques. La datation déchantillons a parfois permis de confirmer ou non un autre indice historique ou préhistorique. C'est en 1950 quune des premières datations a été effectuée sur des charbons de bois retrouvés sur le sol de la Grotte de Lascaux.

25 limites de la datation par Carbone 14 La m é thode de datation par radiocarbone se r é v è le controvers é e car elle pr é sente des limites. Elle repose en effet sur deux hypothèses fondamentales : la teneur en 14C des matières carbonées actuelles est très proche de celle des matières carbonées qui vivaient autrefois. la répartition du 14C est homogène dans l'atmosphère. Ainsi, tout organisme présente de son vivant la même radioactivité que le gaz carbonique atmosphérique.

26 Il convient alors d'apporter un certain nombre de corrections aux dates brutes trouvées en tenant compte : de linhomogénéité de la répartition du carbone 14 dans les différents réservoirs du fractionnement isotopique qui provoque un appauvrissement ou un enrichissement en carbone 14 de la variation dans le passé de la concentration du carbone atmosphérique

27 des modifications récentes de lenvironnement : ère industrielle et nucléaire (charbon, pétrole, bombes nucléaires), de la contamination de léchantillon à dater, de lincertitude statistique de la mesure. La méthode de datation au carbone 14 ne peut en aucun cas être considérée comme un moyen unique. Elle n'est pas totalement erronée, mais il est impératif de mettre cette technique en corrélation avec d'autres comme la dendrochronologie, la thermoluminescence, ou bien encore l'électromagnétisme.


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