Les compteurs Geiger étaient des appareils assez gros et encombrants, mais aujourd'hui, il peut être portable comme celui-ci ou même téléchargé en tant qu'application sur un smartphone. Sean Gallup/Getty Images Si vous êtes un fan de films de science-fiction et d'horreur vintage comme le film de 1984 "C.H.U.D., " vous avez l'habitude d'avoir froid dans le dos chaque fois que les personnages pointent un gadget carré dans l'obscurité et sont alertés de la présence d'un monstre radioactif encore invisible par un déclic inquiétant.
Les compteurs Geiger sont un accessoire si familier dans les vieux films, En réalité, que vous seriez pardonné de supposer qu'il s'agit soit d'une invention qui n'existe que dans l'esprit des scénaristes, ou bien qu'il s'agit d'une technologie obsolète qui s'est démodée lorsque les gens ont cessé de construire des abris contre les bombes atomiques dans leur jardin.
En réalité, bien que, le compteur Geiger - qui dans le monde scientifique et technique est connu sous le nom de compteur Geiger-Muller - est un appareil réel qui est encore fréquemment utilisé pour détecter les rayonnements dans divers contextes. La Commission de réglementation nucléaire dit qu'il s'agit de l'instrument de rayonnement portable le plus couramment utilisé.
Les origines de la technologie remontent au début des années 1900, lorsque le physicien allemand Hans Geiger a travaillé comme assistant d'Ernest Rutherford, lauréat du prix Nobel de chimie en 1908. Rutherford a développé le concept qu'un atome contient un noyau de particules encore plus petites, et qu'un noyau peut se désintégrer et émettre ces particules. Geiger a travaillé avec Rutherford pour développer un appareil de mesure du rayonnement - un compteur pour détecter la particule alpha, une combinaison de deux protons et de deux neutrons émis par un atome lors de la désintégration radioactive.
Hans Wilhelm Geiger (1882-1945), la gauche, et Ernest Rutherford (1871-1937) avec leur appareil pour compter les particules alpha. Ensemble, ils ont travaillé sur le détecteur de rayonnement inventé par et nommé d'après Geiger. SSPL/Getty Images La carrière de Geiger a été interrompue la Première Guerre mondiale, dans lequel il a servi comme officier d'artillerie dans l'armée allemande, mais après, il retourne à l'enseignement et à la recherche. Il a finalement fait équipe avec Walther Müller, l'un de ses étudiants diplômés de l'Université de Kiel, pour améliorer son compteur, afin qu'il puisse détecter d'autres types de particules radioactives ainsi que la particule alpha. L'appareil qu'ils ont créé est à peu près la même technologie que celle utilisée aujourd'hui.
Un compteur Geiger est un appareil relativement simple et peu coûteux, consistant en un gaz à basse pression - généralement de l'argon ou du xénon - dans une chambre scellée contenant deux électrodes. Lorsque le rayonnement atteint le compteur, il ionise le gaz, libérer les électrons chargés négativement des atomes et créer des ions positifs à partir de la partie de l'atome qui reste. Une charge électrique haute tension est appliquée aux électrodes, ce qui fait que les électrons libres se déplacent vers l'électrode positive, qui s'appelle une anode.
En raison de la haute tension appliquée aux électrodes, il existe une région près de l'anode où le champ électrique résultant est si fort qu'il crée des "avalanches" d'électrons secondaires lorsque les électrons primaires s'approchent de l'anode, explique Marek Flaska, professeur adjoint de génie nucléaire à la Penn State University, dans un e-mail.
"Cette 'amplification de gaz' se traduit par un très grand nombre de charges produites, quelle que soit la quantité de charge primaire créée par le rayonnement, " écrit Flaska. " Là où cette charge est collectée au niveau des électrodes, une grande impulsion électrique est créée par le détecteur. Ces impulsions sont grandes - plusieurs volts - donc aucun amplificateur de signal supplémentaire n'est nécessaire."
Dans ce premier modèle de compteur Geiger, un gaz basse pression est contenu dans un cylindre en cuivre, traversé par un courant électrique. La particule radioactive pénétrant dans le cylindre provoque un sursaut de courant électrique qui est enregistré sur un compteur. Ce compteur Geiger particulier a été utilisé par James Chadwick, le découvreur du neutron. SSPL/Getty Images
Ces impulsions créent les clics que vous entendez lorsque des particules radioactives pénètrent dans l'appareil et provoquent la séparation des ions et des électrons. Le nombre de clics que vous entendez indique combien de fois cela se produit en une minute. En outre, il y a généralement un affichage qui indique le nombre.
Le niveau de rayonnement compté par un compteur Geiger est exprimé dans une unité appelée microSieverts, par heure d'exposition. (Un sievert vaut 1, 000 milliSieverts et 1 million de microSieverts.) Donc, si le compteur Geiger indique 0,25 microSieverts par heure, cela signifie qu'il a détecté 0,25 microsievert de rayonnement en une heure. Quelques chiffres de base à utiliser comme guide :Un scanner d'un seul organe donne une dose de rayonnement d'environ 6, 900 microsieverts, selon Reuters, tandis que 2, 000, 000 microSieverts d'exposition indiqueraient un empoisonnement grave aux rayonnements pouvant entraîner la mort, selon la Terre Pure.
Lorsque vous allumez un compteur Geiger, vous entendrez généralement quelques clics tout de suite, peu importe où vous êtes, selon le CNRC. C'est à cause de la radioactivité de fond naturelle qui vient du soleil, l'uranium naturel dans le sol, certains types de roches, et le radon, un gaz radioactif naturel, entre autres sources.
Bien qu'il existe un certain nombre d'autres technologies de détection des rayonnements disponibles, le compteur Geiger est une technologie assez simple qui existe depuis un certain temps et ils sont assez bon marché aujourd'hui, avec certaines versions grand public bas de gamme sur le marché qui coûtent moins de 100 $, selon Google Shopping.
"Les GM [compteurs Geiger-Muller] sont utilisés ailleurs, en particulier lorsqu'une solution à faible coût qui ne nécessite pas de distinction de type de rayonnement ou d'énergie est souhaitée, " explique le Laboratoire national de Los Alamos (LANL) dans un e-mail.
De nombreuses industries utilisent encore aujourd'hui des compteurs Geiger pour des tâches telles que la surveillance de la contamination radioactive dans les laboratoires. Le personnel chargé de l'application des lois peut utiliser des versions sophistiquées des appareils pour détecter le transport de matières radioactives illicites, et de nombreux secouristes les portent également, selon le ministère de la Sécurité intérieure. Au Japon, Les compteurs Geiger personnels sont devenus des vendeurs populaires après l'accident de 2011 à la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi. Ils sont également utilisés par les prospecteurs pour trouver de l'uranium et d'autres minéraux.
Mais les compteurs Geiger ont aussi des limites. "Un compteur GM est intrinsèquement incapable de discerner quel type de particule a déclenché l'impulsion ou même l'énergie d'une particule, " écrit LANL. " Parce que chaque interaction produit la même intensité d'impulsion - pensez à une souricière; lorsqu'il est suspendu, il produit la même réponse, qu'il s'agisse d'une souris ou d'un pied humain, bien que les conséquences puissent être très différentes.
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Maintenant c'est intéressantGeiger a brièvement fait partie du "club de l'uranium, " L'effort infructueux de l'Allemagne pour développer une bombe atomique pendant la Seconde Guerre mondiale, selon le livre de Jeremy Bernstein "Hitler's Uranium Club:The Secret Recordings at Farm Hall".
