Le terme radioactivité naturelle désigne toute source de radioactivité qui n’est pas d’origine humaine. Les principales sources de radioactivité naturelle comprennent le rayonnement cosmique, le rayonnement terrestre et le rayonnement des matières du corps humain. Alors que les niveaux élevés de rayonnement produits par les appareils fabriqués par l’homme tuent les cellules humaines et peuvent provoquer le cancer, les faibles niveaux qui se produisent naturellement n’ont pas eu d’effets néfastes sur la santé. Chaque être humain reçoit en moyenne 2.4 millisieverts (mSv) de rayonnement naturel par an, bien que cette quantité varie en fonction de la situation géographique et de l’occupation.
Le rayonnement cosmique se compose de particules subatomiques provenant de l’espace extra-atmosphérique, principalement des protons et des noyaux d’hydrogène. Le soleil émet également des radiations lors des éruptions solaires. Lorsque ces particules chargées pénètrent dans l’atmosphère terrestre, elles entrent en collision avec des atomes et des molécules atmosphériques pour créer d’autres types de particules subatomiques et d’isotopes radioactifs, notamment le carbone-14.
Les isotopes d’un élément donné auront des protons du même nombre, mais le nombre de neutrons sera différent. Le carbone 14 a un noyau qui contient 6 protons et 8 neutrons, soit un total de 14 particules nucléaires. Cet isotope est radioactif, c’est-à-dire qu’il se désintègre spontanément et émet des particules. Le carbone-14 émet un électron pour se désintégrer en l’isotope stable azote-14 sur une période de temps fixe. Les matériaux contenant du carbone 14 peuvent être placés dans le temps géologique en utilisant un processus connu sous le nom de datation au radiocarbone, dans lequel la quantité de carbone 14 dans le matériau est utilisée pour déterminer son âge.
Le rayonnement terrestre est la deuxième source majeure de radioactivité naturelle. Ce rayonnement provient des isotopes du carbone et du potassium, ainsi que du thorium et de l’uranium, qui peuvent être trouvés dans le sol, les roches ou l’eau. Ces deux derniers isotopes se désintègrent en radon et radium, qui sont extrêmement radioactifs, bien que rares. Leur taux de désintégration est également assez long – par exemple, l’uranium-238 a une demi-vie de 4.5 milliards d’années, ce qui signifie qu’il faut 4.5 milliards d’années pour qu’une quantité donnée de substance soit réduite de moitié par désintégration. La longue demi-vie de l’uranium rend son effet sur les êtres humains négligeable.
En plus des sources terrestres et cosmiques de radioactivité naturelle, les substances présentes dans le corps humain produisent également des rayonnements. La gamme d’isotopes radioactifs trouvés dans le corps humain a une source terrestre, car ils ont été ingérés par la nourriture, l’eau ou l’air. Ils comprennent le carbone-14, le potassium-40, l’uranium, le thorium, le radium et quelques autres. Les concentrations de ces substances sont pour la plupart assez faibles, les plus élevées étant celles de carbone et de potassium.
La quantité de radioactivité naturelle qu’une personne reçoit dépend de sa situation géographique. Certaines zones contiennent des sols enrichis d’un isotope particulier en raison de gisements minéraux ou de processus organiques. Par exemple, les zones humides peuvent contenir plus d’uranium en raison de la désintégration des matières organiques contenant cet élément. Les zones de plus haute altitude ont tendance à recevoir plus de rayonnement cosmique, car elles sont plus hautes dans l’atmosphère. Les astronautes et les pilotes reçoivent quotidiennement plus de rayonnement cosmique que la moyenne des gens pour la même raison.