La «demi-vie» des grains de maïs est le temps nécessaire à l’éclatement de la moitié d’entre eux en popcorn dans la poêle. (Image: CanStockPhoto)
A l’aide d’une simple expérience, tu peux imiter la désintégration radioactive des atomes et ainsi découvrir la notion de demi-vie – c’est-à-dire le laps de temps nécessaire à la transformation de la moitié des noyaux d’atomes en d’autres noyaux. Voyons comment le maïs se transforme en popcorn!
L’expérience commence avec 16 grains de maïs. Après quelques secondes, 8 grains éclatent en popcorn. Un peu plus tard, tous les grains de maïs se sont transformés en popcorn. Sur la feuille de papier, tu inscris le temps nécessaire à l’éclatement des grains de maïs.
Attention, l’huile chaude peut provoquer de graves brûlures. Si tu ne te sens pas sûr-e pour la réalisation de cette expérience, demande l’aide d’un adulte.
La différence entre les temps que tu as inscrits devrait être toujours à peu près la même: il s’agit de la «demi-vie» de tes grains de maïs. Popcorn un jour, popcorn toujours – le popcorn ne se retransformera plus jamais en grain de maïs. Il est aussi impossible de prédire lequel des grains de maïs éclatera en premier, ou encore combien de temps un grain en particulier aura besoin pour se transformer en popcorn. Ces propriétés – la constance du temps de demi-vie, l’irréversibilité et l’imprévisibilité – sont propres à la désintégration radioactive.
D’ailleurs, c’est bien possible que les grains de maïs de ton expérience se soient transformés en popcorn plus rapidement ou plus lentement que dans l’exemple illustré ci-dessus. Contrairement à la «vraie» désintégration radioactive, la demi-vie du popcorn dépend en effet de la chaleur de la poêle, qui diffère fortement d’une cuisinière à l’autre ou d’une poêle à l’autre.
On appelle «désintégration radioactive» la propriété des noyaux atomiques instables, qui se transforment spontanément en dégageant de l’énergie. La vitesse de désintégration (donc de transformation) d’un isotope est toujours la même et est appelée «demi-vie». Chacun de ces isotopes instables possède une demi-vie différente et constante qui le caractérise. Elle varie de quelques millisecondes à plusieurs millions d’années selon les isotopes.
La demi-vie de l’uranium 238 (238U) est par exemple de 4'468'000'000 années. Celle de l’iode 131 (131I) est au contraire de huit jours – cela signifie qu’il ne restera que 100 atomes d’iode 131 après huit jours s’il y en avait 200 au départ (les 100 autres se sont changés en un élément plus stable: le xénon). Il reste encore 50 atomes d’iode 131 huit jours plus tard, seulement 25 après encore huit jours, et ainsi de suite.
Dans notre expérience, les atomes d’iode 131 qui se transforment en xénon, sont représentés par les grains de maïs devenant du popcorn. Nous ne pouvons cependant pas savoir quel grain de maïs éclatera en premier, tout comme nous ignorons quel atome d’iode 131 sera le premier à se transformer en xénon. Nous savons seulement qu’après un temps déterminé (qui peut être calculé à partir de la quantité d’atomes d’iode 131, respectivement de grains de maïs, et de la demi-vie correspondante), tous les atomes/grains se seront transformés
Pour faire du popcorn, on utilise une variété de maïs dont les grains possèdent une enveloppe particulièrement dure et un intérieur mou composé d’amidon et d’eau. Lorsqu’on chauffe les grains, l’eau à l’intérieur se transforme en vapeur d’eau et a donc besoin de plus de place. Toutefois l’espace à l’intérieur des grains ne peut pas augmenter en raison de l’enveloppe dure. En se formant, la vapeur d’eau appuie contre l’enveloppe, ce qui crée une pression dans les grains de maïs. Sous l’effet de la pression, ces derniers éclatent en faisant «plopp» et se transforment en popcorn.
Texte: Rédaction SimplyScience.ch
