Carbone-14
Le seul radionucléide cosmogénique 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 un proton, un électron et un 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, dont notamment le 13C(n,γ)14C et le 17O(n,α)14C. En conséquence, le carbone 14 se forme en continu dans la haute atmosphère par l’interaction des rayons cosmiques avec l’azote atmosphérique. En moyenne, un seul atome de carbone sur 1,3 x 1012 dans l’atmosphère est un atome de carbone 14 radioactif. Ainsi, toutes les substances biologiques vivantes contiennent la même quantité de C-14 par gramme de carbone, soit 0,3 Bq d’activité carbone-14 par gramme de carbone. Le carbone 14 est présent dans le corps humain (13 kg de carbone pour un humain de 70 kg) à un niveau d’environ 3700 Bq (0,1 μCi) avec une demi-vie biologique de 40 jours. Notez que la demi-vie biologique est le temps nécessaire pour que la quantité d’un élément particulier dans le corps diminue à la moitié de sa valeur initiale en raison de l’élimination par les seuls processus biologiques. Cependant, un atome de carbone se trouve dans l’information génétique 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 dans l’ADN d’une personne se produit environ 50 fois par seconde, transformant un atome de carbone en un atome d’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 du 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 désintégration radioactive.
Voir aussi: Datation au carbone 14
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