Carbone-14
Le seul radionucléide cosmogène à apporter une contribution significative à l’exposition interne de l’homme est le carbone 14. Le carbone 14 radioactif a une demi-vie de 5730 ans et subit une désintégration β− , où le neutron est converti en proton , en électron et en antineutrino électronique :
Malgré cette courte demi-vie par rapport à l’âge de la terre, le carbone 14 est un isotope naturel. Sa présence peut s’expliquer par la simple observation suivante. Notre atmosphère contient de nombreux gaz, dont l’azote-14. De plus, l’atmosphère est constamment bombardée de rayons cosmiques de haute énergie , constitués de protons, de noyaux plus lourds ou de rayons gamma. Ces rayons cosmiques interagissent avec les noyaux de l’atmosphère et produisent également des neutrons de haute énergie . Ces neutrons produits lors de ces collisions peuvent être absorbés par l’azote-14 pour produire un isotope du carbone-14:
Le carbone 14 peut également être produit dans l’atmosphère par d’autres réactions neutroniques, notamment le 13C (n, γ) 14C et le 17O (n, α) 14C. En conséquence, le carbone 14 est formé en continu dans la haute atmosphère par l’interaction des rayons cosmiques avec l’azote atmosphérique. En moyenne, seulement un atome de carbone sur 1,3 x 10 12 dans l’atmosphère est un atome de carbone 14 radioactif. En conséquence, toutes les substances biologiques vivantes contiennent la même quantité de C-14 par gramme de carbone, soit 0,3 Bq d’activité de carbone-14 par gramme de carbone. Le carbone 14 est présent dans le corps humain (13 kg de carbone pour 70 kg d’humain) à un niveau d’environ 3700 Bq (0,1 μCi) avec une demi-vie biologique de 40 jours. Notez que la demi-vie biologiqueest le temps mis pour que la quantité d’un élément particulier dans le corps diminue jusqu’à la moitié de sa valeur initiale en raison de l’élimination par les seuls processus biologiques. Cependant, un atome de carbone fait partie des informations génétiques d’environ la moitié des cellules, tandis que le potassium n’est pas un composant de l’ADN. La désintégration d’un atome de carbone 14 à l’intérieur de l’ADN chez une personne se produit environ 50 fois par seconde, transformant un atome de carbone en azote.
La dose annuelle de carbone 14 est estimée à environ 12 μSv / an .
Tant que le système biologique est vivant, le niveau est constant en raison de l’apport constant de tous les isotopes de carbone. Lorsque le système biologique meurt, il cesse d’échanger du carbone avec son environnement, et à partir de ce moment, la quantité de carbone 14 qu’il contient commence à diminuer à mesure que le carbone 14 subit une décroissance radioactive.
Voir aussi: Rencontres Carbon-14