Conversion interne

La conversion interne est un mode de désintégration radioactive par lequel un électron acquérant directement l'énergie d'excitation d'un noyau atomique s'en trouve expulsé de l'atome. Il y a donc émission d'un électron énergétique, mais en dehors de tout processus de désintégration β^- : les électrons provenant d'une conversion interne ont donc toujours une énergie déterminée, à la différence de ceux issus d'une désintégration β^-, qui partagent l'énergie de désintégration dans des proportions variables avec l'antineutrino électronique émis avec eux. Cette absence de neutrino implique également l'absence de transmutation, contrairement à une désintégration β^- : la nature chimique de l'élément ne change pas.

Mécanisme

La fonction d'onde des électrons d'un atome n'est jamais rigoureusement nulle à l'intérieur du noyau atomique, de sorte qu'il existe une probabilité d'interaction directe entre un électron et un nucléon : c'est typiquement ce qui se passe lors d'une capture électronique, au cours de laquelle une interaction faible entre un électron et un proton conduit à la formation d'un neutron avec libération d'un neutrino électronique.

Lors d'une conversion interne, un transfert direct d'énergie s'opère entre un électron et un nucléon quelconque du noyau atomique, ce qui conduit à l'expulsion de l'électron ayant reçu ce surcroît d'énergie : la case quantique incomplète dans les couches électroniques internes est comblée par un électron périphérique, qui émet un photon X ou transfère son excès d'énergie à un autre électron de l'atome, électron à son tour expulsé par effet Auger.

Occurrence

La conversion interne survient préférentiellement lorsque les états initial et final du noyau atomique sont de spin égal avec une différence d'énergie interne limitée à quelques mégaélectron-volts.

Elle est toujours en compétition avec l'émission γ résultant d'une transition d'énergie d'un noyau atomique excité vers un niveau d'énergie inférieur. Le coefficient de conversion interne correspond, pour chaque nucléide, à la fraction de désintégrations se produisant par conversion interne par rapport à celles se produisant par émission γ.

Le coefficient de conversion interne a été estimé par une méthode de Monte-Carlo pour un certain nombre de radioisotopes : ⁵⁵Fe, ⁶⁷Ga, ^99mTc, ¹¹¹In, ^113mIn, ^115mIn, ¹²³I, ¹²⁵I, ^193mPt, ²⁰¹Tl et ²⁰³Pb.

Similitudes

La conversion interne ne doit pas être confondue avec l'effet photoélectrique consécutif à l'absorption, par un électron de l'atome, d'un photon γ émis par le noyau : cet électron est expulsé, comme dans le cas d'une conversion interne, mais avec une probabilité et une énergie différentes, car le mécanisme n'est pas le même : la conversion interne est un transfert direct d'énergie, tandis que l'effet photoélectrique implique un photon intermédiaire ; la description quantique de la conversion interne peut faire appel à un photon virtuel, mais il ne s'agit pas d'un photon réel émis par transition énergétique du noyau. Il en résulte que la conversion interne peut se faire sans changement de spin.

Voir aussi

• Transition isomérique
• Effet photoélectrique
• Effet Auger

Liens externes

• HyperPhysics Internal conversion