Pouvoir de ralentissement des particules lourdes

[invitef3730c4d]

Bonjour! J'ai un problème avec le pouvoir de ralentissement S des particules lourdes dans la matière : d'après l'expression du pouvoir de ralentissement, on voit que celui-ci est proportionnel à la charge Z au carré de la particule incidente. Ok... mais un peu plus loin, on nous dit que plus la particule incidente a d'énergie, plus son pouvoir de ralentissement est faible... Ma question est la suivante : on ne peut donc pas faire de corrélation entre charge d'une particule et son énergie? Je pensais (à tort apparemment) que plus une particule était chargée, plus elle possédait d'énergie, donc moins elle était ralentie...
Merci de votre aide
-----

[KLOUG]

Bonsoir

"on voit que celui-ci est proportionnel à la charge Z au carré de la particule incidente. Ok... mais un peu plus loin, on nous dit que plus la particule incidente a d'énergie, plus son pouvoir de ralentissement est faible... Ma question est la suivante : on ne peut donc pas faire de corrélation entre charge d'une particule et son énergie?"

Si on prend une particule chargée de 2 MeV par exemple, celle-ci va avoir en début d'interaction un pouvoir d'arrêt massique faible dirons-nous.
Plus elle va ralentir plus elle va avoir de capacité à céder de l'énergie, jusqu'à l'arrêt complet.
Mais il n'y a pas forcément de corrélation entre la charge et l'énergie cinétique d'une particule.
C'est plutôt la masse qui va quand même largement influencer le pouvoir d'arrêt massique.

A titre d'illustration j'ai mis ici des valeurs de pouvoir d'arrêt linéique pour de l'eau. On peut donc facilement transposer en pouvoir d'arrêt massique

alpha proton électron
Energie (keV) (MeV/cm) (MeV/cm) (MeV/cm)

3000 1650 200 1,8
5000 1330 140 2
10000 880 80 2,5

On constate donc que le pouvoir d’arrêt linéique est, pour des particules ayant une énergie de 5 MeV environ 500 fois plus important pour les alpha par rapport aux électrons et 70 fois plus important pour les protons par rapport aux électrons.

Si le sujet vous intéresse n'hésitez pas à me recontacter. je pourrai toujours vous fournir quelques documents.

Bonne continuation
KLOUG

[invite65fb00a9]

Cette discussion m'interesse. En effet, j'ai une vague question
Un pouvoir de ralentissement important induit une faible penetration dans la matière, si j'ai bien suivi... Cependant, imaginons deux particules de meme pouvoir de ralentissement, mais d'energie cinétique differente ( par exemple un proton et un electron de meme vitesse), l'energie du proton etant plus importante que celle de l'electron pour une meme vitesse , le proton devrait penetrer plus profondemment dans la matière n'est-ce pas ?

Et enfin, si jamais un proton et un electron avaient le meme pouvoir de ralentissement et une energie cinétique identique, pourrait-on dire que le proton penetre plus la matière, sa trajectoire droite à l'inverse de celle de l'electron ?

Merci, j'espère que ces scénarios ne font pas trop cinéma...

[KLOUG]

Bonsoir

Je reprends votre question

Un pouvoir de ralentissement important induit une faible penetration dans la matière, si j'ai bien suivi... Cependant, imaginons deux particules de meme pouvoir de ralentissement, mais d'energie cinétique differente ( par exemple un proton et un electron de meme vitesse), l'energie du proton etant plus importante que celle de l'electron pour une meme vitesse , le proton devrait penetrer plus profondemment dans la matière n'est-ce pas ?

Et enfin, si jamais un proton et un electron avaient le meme pouvoir de ralentissement et une energie cinétique identique, pourrait-on dire que le proton penetre plus la matière, sa trajectoire droite à l'inverse de celle de l'electron ?

Merci, j'espère que ces scénarios ne font pas trop cinéma...

Le problème est le suivant :
Trouver un proton et un électron ayant la même vitesse. Sans passer par un accélérateur cela risque d'être compliqué pour ne pas dire plus. Sinon ce serait peut-être possible.
Alors oui l'énergie du proton etant plus importante que celle de l'électron pour une meme vitesse , le proton devrait pénétrer plus profondément dans la matière.
Je n'ai pas toutes mes données sous la main (étant en congés) mais je crois me souvenir que les électrons ont des vitesses relativistes pour des énergies aux alentours de 2,5 keV ce qui est loin d'être le cas pour les protons.

Il faudra attendre le début d'année pour que je me penche avec des données sur votre question.
Bonne fêtes.

KLOUG

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite65fb00a9]

Je vous remercie pour cette réponse cela m'a permi d'y voir un peu plus clair.

[invite65fb00a9]

Il me semble malheureusement que nous nous sommes trompés ! En effet, seule la vitesse compte. Du moins en ce qui concerne deux particules différentes, car le transfert d'energie ne depend lui, que de la vitesse, la charge et la distance, selon la formule

Etransferée = K (1/h^2) * (z^2/v^2)

Ou K est une constante, h la distance z la charge, v la vitesse

Ainsi, si les interactions sont les memes, le parcours est le meme... a moins que le proton ne penetre plus profondemmment à cause d'une trajectoire qui elle est rectiligne. ( c'est une nouvelle question )

En revenche, pour une particule, mettons, un electron, si son energie cinétique est grande, alors sa vitesse l'est donc son pouvoir de ralentissement diminue. Tout dépend si l'on compare deux particules, ou une seule....

Voila peut-etre avez vous autre chose à m'opposer...

[KLOUG]

Bonjour

Ainsi, si les interactions sont les memes, le parcours est le meme... a moins que le proton ne penetre plus profondemmment à cause d'une trajectoire qui elle est rectiligne. ( c'est une nouvelle question )

Pour répondre à votre nouvelle question : NON les interactions ne sont pas les mêmes.
Pour les particules chargées (protons, alpha) il y a des interactions de type ionisations et excitations sur les cortèges électroniques

Pour les électrons particules plus légères il y a un phénomène que l'on appelle le freinage (Bremsstrahlung).
Et cet effet est du uniquement à la masse des particules.
En ce qui concerne les pouvoirs de ralentissment des électrons je vais vous mettre en pièce jointe un exemple dans l'eau.

Vous verrez que ce pouvoir d'arrêt diminue puis augmente de nouveau. Le freinage devient important.

Vous retrouverez ces données sur le site que je co anime :
www.rpcirkus.com
dédié à la radioprotection.

A bientôt
KLOUG