Diagramme (N,Z)

Les radio-isotopes sont des noyaux instables car ils possèdent soit :

• trop de neutrons par rapport au nombre de protons ;
  
• trop de protons par rapport au nombre de neutrons ;
  
• trop de nucléons (protons + neutrons), ce qui est le cas des noyaux dont le numéro atomique `Z` est supérieur à 82.

On représente, sur un diagramme `(N,Z)` l'ensemble des noyaux connus. En représentant en ordonnées le nombre `N` de neutrons en fonction du nombre `Z` de protons, on met en évidence les zones pour lesquelles il y a instabilité des noyaux.

Table des isotopes par type de désintégration majoritaire

Les noyaux appartenant à la "vallée de stabilité" (en noir sur le diagramme) sont stables. On remarque que les premiers noyaux (jusqu'à `Z = 20`) sont proches de la droite `N = Z`. Cela signifie que les noyaux légers stables sont ceux qui ont des nombres de protons et neutrons relativement proches. Puis, lorsque `Z` augmente, cette vallée de stabilité s'éloigne de cette droite : les noyaux comportent alors tous plus de neutrons que de protons.

Si l'on reprend les trois causes d'instabilité déjà évoquées, on peut attribuer à chacune une zone du diagramme :

• zone bleue : noyaux possédant trop de neutrons par rapport au nombre de protons ;
  
• zone orange : noyaux possédant trop de protons par rapport au nombre de neutrons ;
  
• zone jaune : noyaux possédant trop de nucléons (protons + neutrons), ce qui est le cas des noyaux ayant un numéro atomique `Z > 82` .

La radioactivité d'un noyau est donc liée à la tendance naturelle des noyaux instable à gagner en stabilité par une ou des transformations nucléaires permettant de se rapprocher/d'atteindre la vallée de stabilité. Les radioactivités au programme de terminale sont celles de type α, β et γ.