La conversion interne

[andretou]

Bonjour à tous
Dans cet article Wikipedia, https://fr.wikipedia.org/wiki/Conversion_interne
il est indiqué que : "La conversion interne est un processus électromagnétique et un mode de désexcitation nucléaire par lequel un électron, acquérant directement l'énergie d'excitation d'un noyau atomique, est expulsé de l'atome."

Quelqu'un pourrait-il SVP m'aider à comprendre ce phénomène, en particulier comment l'électron absorbe l'énergie d'excitation du noyau ?
Est-il ici correct d'affirmer que cette énergie d'excitation est convertie en augmentation de la vitesse de l'électron ?

Merci pour vos réponses
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[XK150]

Re ,

J'aime bien cette explication et elle m'autosatisfait à mon niveau ( bon , je ne suis pas exigeant …) , sans recours à la MQ . Ici , on passe par un photon virtuel .
Oui , on obtient des béta mono énergétiques dont l'énergie est égale à la différence entre celle de la désexcitation du noyau et celle de l'énergie de liaison de l'électron sur sa couche .
http://www.laradioactivite.com/site/...on_Interne.htm

[andretou]

Merci XK150 pour ce lien.
Cependant, ne peut-on pas expliquer le transfert d'énergie du noyau à l'électron autrement qu'en faisant appel à un photon virtuel ? Car si le photon est virtuel, alors l'explication est elle aussi virtuelle...
Puisque l'électron ne peut pas absorber de photon (qu'il soit virtuel ou réel), quelle(s) explication(s) nous reste-t-il à part le principe de non-séparabilité entre le noyau et l'électron ?

[albanxiii]

Car si le photon est virtuel, alors l'explication est elle aussi virtuelle...

Attention, vous êtes en train de dire que la théorie quantique des champs ne fonctionne pas... (vous savez ce que c'est au moins ?)

[A voir en vidéo sur Futura]

[andretou]

Attention, vous êtes en train de dire que la théorie quantique des champs ne fonctionne pas... (vous savez ce que c'est au moins ?)

Je ne connais certainement pas cette théorie aussi bien que vous !
Nous pouvons néanmoins être d'accord sur le fait qu'un photon virtuel n'est pas une particule réelle...

[coussin]

Je ne vois pas la difficulté : un électron pénètre le noyau et reçoit l'énergie de ce noyau excité sous forme d'énergie cinétique. Il est donc éjecté...
Le photon virtuel ne sert qu'à expliciter le mot "reçoit" de cette explication. On peut s'en passer.

[andretou]

Je ne vois pas la difficulté : un électron pénètre le noyau et reçoit l'énergie de ce noyau excité sous forme d'énergie cinétique. Il est donc éjecté...
Le photon virtuel ne sert qu'à expliciter le mot "reçoit" de cette explication. On peut s'en passer.

Je croyais qu'un électron ne pouvait pénétrer le noyau qu'en cas de capture, et seulement dans ce cas.
Un électron peut-il pénétrer le noyau sans occasionner sa capture ? As-tu éventuellement quelques liens sur ce sujet ?

[coussin]

Bien sûr que oui. Vous êtes en MQ là, tous les processus ont une certaine probabilité d'arriver ou non.
L'électron a une certaine probabilité de pénétrer dans le noyau. Une fois là, il a une certaine probabilité d'être capturé. Une autre probabilité de faire une conversion interne. Une autre probabilité de ne rien faire du tout.

En MQ et QFT, ces probabilités sont des éléments de matrice qu'il faut calculer. Une manière, parmi d'autres, de les calculer est un traitement perturbatif faisant intervenir des diagrammes de Feynman. C'est là qu'apparaissent les photons virtuels. Si on savait calculer ces éléments de matrice directement, on ne parlerait pas de photons virtuels.

[Deedee81]

Salut,

L'électron a une certaine probabilité de pénétrer dans le noyau. Une fois là, il a une certaine probabilité d'être capturé. Une autre probabilité de faire une conversion interne. Une autre probabilité de ne rien faire du tout.

De plus, pour la plupart des noyaux la capture induirait la formation d'un noyau d'énergie plus grande. Et dans ce domaine, le nucléaire, ça se chiffre en dizaine de MeV. Il n'y a tout simplement pas assez d'énergie et la capture ne saurait pas s'effectuer. On a le même problème pour la conversion interne.

C'est pourquoi pour la plupart des noyaux on a simplement 100% de probabilité de ne rien faire, l'électron se comporte.... comme si le noyau n'était même pas là !!!!
Ah le caractère fantomatique des objets en mécanique quantique
(en fait, le noyau étant non ponctuel, cela modifie le potentiel central et donc peut très très légèrement affecter l'électron, cela modifie d'un chouillat le niveau d'énergie des orbitales. On en tient compte soit quand on être vraiment précis ou quand on utilise ce phénomène pour mesurer la taille du proton par exemple).

[andretou]

Bien sûr que oui. Vous êtes en MQ là, tous les processus ont une certaine probabilité d'arriver ou non.
L'électron a une certaine probabilité de pénétrer dans le noyau. Une fois là, il a une certaine probabilité d'être capturé. Une autre probabilité de faire une conversion interne. Une autre probabilité de ne rien faire du tout.

Merci pour ces informations.
Si l'électron a une probabilité non nulle de pénétrer dans le noyau (et d'en ressortir), a-t-il aussi une probabilité non nulle de pénétrer dans un proton (et d'en ressortir) ?

[Deedee81]

Salut,

Si l'électron a une probabilité non nulle de pénétrer dans le noyau (et d'en ressortir), a-t-il aussi une probabilité non nulle de pénétrer dans un proton (et d'en ressortir) ?

Oui, et de la même manière cas dans le cas de capture électronique, c'est un des quarks du proton qui interagit avec l'électron.

Mais à nouveau, comme pour le cas que j'expliquais, par exemple pour l'hydrogène où le proton ne capture jamais l'électron (pas assez d'énergie pour devenir un neutron, c'est même plutôt le processus inverse qui se produit : la désintégration bêta des neutrons libres). Dans ce cas l'électron se comporte comme si le proton était ponctuel, comme s'il n'était même pas là. Le seul effet est lié au fait que la charge électrique du proton n'est pas ponctuelle ce qui donne un potentiel central très légèrement différent et une influence (infime) sur les niveaux électroniques (qu'on calcule générale avec l'équation de Schrödinger), ce n'est qu'une toute petite correction (elle est même tellement faible qu'il vaut mieux utiliser l'équation de Dirac pour tenir compte d'abord des corrections relativistes).

[andretou]

Oui, et de la même manière cas dans le cas de capture électronique, c'est un des quarks du proton qui interagit avec l'électron.

Tu veux dire qu'un quark interagit quand même avec l'électron quand celui-ci pénètre dans un proton (et en ressort aussitôt) ?

[Deedee81]

Salut,

Tu veux dire qu'un quark interagit quand même avec l'électron quand celui-ci pénètre dans un proton (et en ressort aussitôt) ?

Non, ou pour être plus précis :

Le quark possède une charge électrique et par conséquent participe au champ électrique produit par le proton et donc au potentiel dans le quel se baladent tous les électrons, même ceux qui sont loin du proton.

Le quark possède aussi une charge dite faible (la couleur = charge forte n'intervient pas ici, l'électron y est insensible). Mais elle est de très courte portée, très très courte (encore plus courte que l'interaction nucléaire, ceci est dû à la masse assez élevée des bosons intermédiaires W et Z qui véhiculent cette interaction). Donc elle ne peut agir que si l'électron passe dans le proton.
Dans ce cas, si l'électron entre dans le proton, alors deux cas sont possibles :
- il n'y a pas d'interaction faible qui se produit, l'électron n'interagit pas (enfin, si, avec le potentiel du à la charge électrique, mais ça c'est partout, même de loin) et il passe comme si le proton ou l'électron n'était pas là. C'est le caractère parfois passe-muraille de la MQ : l'électron passe comme si "il n"y avait rien".
- Soit il y a interaction faible et là à nouveau deux cas sont possibles :
-- soit une simple diffusion de l'électron sur le quark. Mais ce phénomène peut être ignoré car l'interaction faible est très peu probable et la distance entre le quark et l'électron fait que l'interaction électromagnétique est nettement dominante. L'effet est strictement impossible à mesurer dans ce genre de situation (même avec des particules libres ça reste dur dur de chez dur dur, mais cela a été fait, c'est la fameuse découverte des courants neutres qui a permit de confirmer le modèle théorique de l'interaction faible : https://fr.wikipedia.org/wiki/Intera...Courant_neutre )
-- soit l'électron et le quark disparaissent et laissent la place à un nouveau quark : le proton devient un neutron. La probabilité reste aussi faible, mais vu que la transformation est majeure et définitive, celle-là ne peut être ignorée. L'électron ayant disparu, en général un électron des couches K ou L, il y a réorganisation violente du cortège électronique avec émission de rayons X ou d'électrons Auger. L'effet a été détecté la première fois par Alvarez en 1937 avec le vanadium 48.

[andretou]

Merci Deedee, je pense que tout cela mériterait de faire l'objet d'un article sur Wikipedia.

J'ai encore une question à propos de la conversion interne : dans le cas du scénario proposé par Coussin (l'électron est éjecté de l'atome après avoir pénétré dans le noyau et reçu son "trop plein" d'énergie), comment cette énergie d'excitation du noyau se transmet-elle à l'électron ?

[Deedee81]

Merci Deedee, je pense que tout cela mériterait de faire l'objet d'un article sur Wikipedia.

Ca existe

Mais évidemment, il y a aussi une partie qui concerne la mécanique quantique (qui a aussi un article). On ne peut évidemment pas faire un article pour chaque "combinaison venant des différents articles". Ca en ferait des articles !!!!

J'ai encore une question à propos de la conversion interne : dans le cas du scénario proposé par Coussin (l'électron est éjecté de l'atome après avoir pénétré dans le noyau et reçu son "trop plein" d'énergie), comment cette énergie d'excitation du noyau se transmet-elle à l'électron ?

Tiens, ça c'est une bonne question. Interaction mais de quelle nature ? Électromagnétique je devine (normalement un photon gamma étant émis et ici le transfert est direct à l'électron).
Mais ça reste à confirmer.