A. Première partie :

Du césium peut constituer une source radioactive en TP. C'est un émetteur b^-. Dans 93% des cas, le noyau issu de cette désintégration est dans un état excité, puis passe dans son état fondamental.

a) Ecrire l'équation-bilan de la désintégration b^-. Comment se manifeste la désexcitation du noyau ainsi obtenu. Expliquer en donnant les lois utilisées.

b) Peut-on prévoir la durée de vie d'un noyau de césium 137 donné? Expliquer.

c) La demi-vie du césium 137 est de 30 ans et son activité initiale lors de sa préparation est
A₀= 3,0.10⁴ Bq.

Ø définir la demi-vie,

Ø exprimer l'activité A en fonction du temps,

Ø quelle sera l'activité A de la source 5 ans après sa préparation?

d) Durant une séance de TP, la source est utilisée pour des mesures pendant une heure en moyenne. Son activité est-elle modifiée de façon appréciable durant la séance? Justifier la réponse.

e) Quelle sera l'activité de la source au bout 60 ans ?

B. Deuxième partie :

On effectue une série de mesures à l'aide du compteur Geiger-Müller. La durée de chaque comptage est de 1 s et on effectue 100 comptages.

On note n le nombre d'impulsions détectées par comptage et f le nombre de fois où la valeur n a été trouvée. Les résultats sont rassemblés dans le tableau suivant :

n	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
f	0	4	12	20	28	16	12	6	2	0	0

a) Pourquoi le nombre d'impulsions détectées par seconde est-il très inférieur à l'activité de la source?

b) Quelle caractéristique du phénomène de radioactivité ce tableau met-il en évidence?

c) A l'aide d'une calculatrice, déterminer la moyenne ñ .

C. Troisième partie :

a) Envisageons la formation d'un atome de césium 137. Rappeler la définition de l'énergie moyenne de liaison par nucléon. La calculer en MeV/nucléon pour le Césium 137.

b) On considère la transformation du Césium 137 en son noyau fils dans l'état fondamental. Quelle était l'énergie libérée en joules par la source en une seconde à l'origine de sa préparation?

Données :

Extrait de la classification périodique :

Numéro atomique	52	53	54	55	56	57	58
Symbole	Te	I	Xe	Cs	Ba	La	Ce
Elément	Tellure	Iode	Xénon	Césium	Baryum	Lanthane	Cérium

Masses des noyaux en kg: m(césium 137) = 227,2896.10^-27; m(noyau x) = 227,2866.10^-27
Masse d'un proton = 1,00728 u ; d'un neutron = 1,00866 u; d'un électron = 5,49.10^-4 u

1 u = 1,66054.10^-27 kg ; 1 eV = 1,6.10^-19 J ; c = 3.10⁸ m.s^-1