La transmutation ou transmutation nucléaire est un processus qui implique un changement dans le noyau d’un atome. Lorsque le nombre de protons dans le noyau d’un atome change, l’identité de cet atome change lorsqu’il est transformé en un autre élément ou isotope. Ce processus de transmutation peut être naturel ou artificiel.

Transmutation naturelle

La transmutation naturelle ou spontanée se produit dans des éléments radioactifs instables. Ces éléments seront transformés en un élément stable au cours d’une série de désintégrations ou d’une chaîne de désintégration. Par exemple, l’uranium 238 se transmute spontanément en plomb 206 par une série d’étapes. Des transmutations nucléaires peuvent se produire lors de la désintégration radioactive spontanée du thorium et de l’uranium naturels.

Transmutation artificielle

La transmutation artificielle ou induite se produit lorsque des atomes d’un élément sont frappés par des particules dans un accélérateur linéaire, un cyclotron ou un synchrotron. Cette collision provoque un changement de l’atome d’une manière ou d’une autre. Tous les éléments de numéro atomique supérieur à 92 – comme le plutonium – sont des éléments artificiels créés par transmutation. La plupart des réactions nucléaires impliquent la transmutation artificielle d’éléments, bien qu’elles soient généralement appelées plus spécifiquement « fission », « fusion » ou « irradiation » au lieu d’être appelées globalement transmutation.

La transmutation artificielle peut être réalisée grâce à l’utilisation d’accélérateurs de particules qui frappent des éléments avec des particules alpha, des deutons ou de petits noyaux. Avec ce processus, certains des protons des particules bombardantes sont logés dans le noyau cible, favorisant la transmutation en un élément différent. Dans un réacteur nucléaire, le noyau cible est frappé par des neutrons, ce qui entraîne la fission des noyaux.

Dans les premières expériences, des particules alpha à grande vitesse de 214Bi ont été utilisées pour frapper un noyau. En 1919, Rutherford a effectué la première réaction nucléaire entre ces particules alpha et l’azote. Dans cette réaction, un noyau d’azote a réagi avec un noyau d’hélium à grande vitesse pour former deux nouveaux noyaux et un proton. Cela a démontré la possibilité de transmuter des éléments.Cela a conduit Rutherford, un physicien, à recevoir le prix Nobel de chimie de 1908, pour avoir essentiellement effectué de l’alchimie. Il s’avère que l’alchimie ne transformait pas le plomb en or, comme l’espéraient tant de siècles d’alchimistes, mais elle permettait de changer certains éléments en d’autres éléments.

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