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Capture d'électrons

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Capture d'électrons (appelé quelques fois Désintégration bêta inverse) est un mode de désintégration des isotopes qui se produit lorsqu'il y a trop de protons dans le noyau d'un atome et une énergie insuffisante pour émettre un positron. Dans un tel cas, un proton dans le noyau atomique capture un électron interne (c'est-à-dire un électron dans une coque interne) et forme un neutron et un neutrino. En conséquence, le nombre de protons dans le noyau diminue d'une unité et l'atome de l'élément "parent" est transformé en celui d'un autre élément ("fille"). Le nombre de nucléons (protons plus neutrons) dans le noyau atomique reste inchangé.

Ce processus laisse l'atome de l'élément fille dans un état excité (état d'énergie supérieure). Lorsque l'atome passe à l'état fondamental (état d'énergie le plus bas), il libère l'énergie supplémentaire sous la forme d'un photon à rayons X ou d'un électron (appelé électron Auger).

Exemples et explication

Si la différence d'énergie entre l'atome parent et l'atome fille est inférieure à 1,022 méga électron-volt (MeV), l'émission de positrons est interdite et la capture d'électrons est le seul mode de désintégration. Prenons, par exemple, le rubidium-83, qui se désintègre en krypton-83 uniquement par capture d'électrons. La différence d'énergie entre eux est d'environ 0,9 MeV.

Dans ce cas, l'un des électrons dans une orbite interne, généralement de la coquille d'électrons K ou L,1 est capturé par un proton dans le noyau, formant un neutron et un neutrino. Puisque le proton est changé en neutron, le nombre de neutrons augmente de un, le nombre de protons diminue de un et le nombre de masse atomique reste inchangé. En modifiant le nombre de protons, la capture d'électrons transforme le nucléide de rubidium en nucléide de krypton. L'atome se déplace dans un état excité, la coquille interne manquant d'un électron. Lors du passage à l'état fondamental, l'atome émettra un photon X ou un électron Auger.

Le processus général de capture d'électrons peut s'écrire comme suit:

Exemples supplémentaires:

Pour les éléments situés au milieu du tableau périodique, les isotopes qui sont plus légers que les isotopes stables du même élément ont tendance à se désintégrer par capture d'électrons, tandis que les isotopes plus lourds que les stables se désintègrent par un processus appelé désintégration bêta négative. L'argent est un bon exemple de cet effet, car ses isotopes légers utilisent la capture d'électrons et les plus lourds se désintègrent par émission bêta négative.

Inhibition de la capture d'électrons

Les isotopes radioactifs qui se désintègrent par capture d'électrons purs peuvent, en théorie, être inhibés de la désintégration radioactive s'ils sont entièrement ionisés. (Le terme "dépouillé" est parfois utilisé pour décrire de tels ions). On suppose que ces éléments, s'ils sont formés (par le processus r) dans les supernovae explosives, sont éjectés entièrement ionisés et ne subissent donc pas de désintégration radioactive tant qu'ils ne rencontrent pas d'électrons dans l'espace. On pense que les anomalies dans les distributions élémentaires sont en partie le résultat de cet effet sur la capture d'électrons.

Remarques

  1. ↑ Ce type de capture d'électrons est appelé Capture d'électrons K (Capture K) ou Capture d'électrons L (Capture L).

Voir également

  • Pourriture alpha
  • Désintégration bêta
  • Électron
  • Neutrino
  • Neutron
  • Proton
  • Désintégration radioactive

Les références

  • Krane, Kenneth S. et David Halliday. 1988. Introduction à la physique nucléaire. New York: Wiley. ISBN 047180553X
  • Martin, Brian. 2006. Physique nucléaire et des particules: une introduction. Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 0470025328
  • Poenaru, D.N.1996. Modes de décroissance nucléaire. Série sur la physique nucléaire fondamentale et appliquée. Philadelphie: Institut de physique. ISBN 0750303387
  • Seiden, Abraham. 2004. Physique des particules: une introduction complète. San Francisco, Californie: Addison Wesley. ISBN 0805387366
  • Tipler, Paul et Ralph Llewellyn. 2002. Physique moderne. 4e éd. New York, NY: W.H. Homme libre. ISBN 0-7167-4345-0
  • Turner, James E. 1995. Atomes, rayonnement et radioprotection. 2e éd. New York: Wiley. ISBN 0471595810

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