Capture electronique

Capture electronique

Capture électronique

La capture électronique est une réaction de physique nucléaire au cours de laquelle un noyau atomique capture un électron situé sur une couche électronique de l'atome. La conséquence de la capture, selon la loi de conservation, est qu'il y a une transmutation de l'atome puisqu'un proton, en absorbant l'électron intrus devient un neutron, et émission d'un neutrino électronique pour conserver le nombre leptonique ; l'atome qui avait p protons et n neutrons devient un atome avec p-1 protons et n+1 neutrons.


e^- + p \rightarrow n + \nu_e

Une application théorique, que l'on pourrait envisager en regardant le tableau périodique des éléments, serait de produire de l'or avec du mercure ou même avec du plomb. Cependant, les quantités d'énergie en jeu pour injecter des électrons dans les noyaux des atomes de mercure ou de plomb sont tellement grandes, et la probabilité d'obtenir la réaction souhaitée tellement faible (elle met en jeu l'interaction faible), que l'opération est financièrement plus coûteuse que rémunératrice.

En fait, le phénomène de capture ne se produit que pour des nucléides proches de la désintégration β+, mais pour lesquels le bilan de masses (voir la section instabilité des particules) est défavorable. En effet, pour produire une désintégration β+, c'est-à-dire une réaction

p \to n + e^+ + \nu

le bilan de masses est négatif : mn – mp = 1,29 MeV c-2, et me = 0,55 MeV c-2. Il faut donc que le noyau final soit plus léger d'au moins 1,84 MeV c-2 que le noyau initial pour que la désintégration puisse se produire, la masse du neutrino étant dans tous les cas négligeable. Par contre, dans le cas de la capture électronique, la masse de l'électron se déduit de la différence de masse neutron-proton dans le bilan des masses. Il suffit alors que le noyau final soit plus léger d'au moins 0,74 MeV c-2 que le noyau initial pour que le bilan de masses de la capture électronique ouvre cette voie. Cependant, la densité des électrons atomiques est faible à l'échelle nucléaire, et au-dessus du seuil, la désintégration β+ devient dominante.

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