Spectroscopie gamma

[invitef7177163]

Bonjour,

De recentes experiences m'ont amenees a une question concernant l'anihilation electron-positron et l'emission de deux photons gamma de 511.7keV. Ces photons resultent de la transformation en energie de la masse de repos des particules (cf equivalence masse-energie).
Maintenant, ce qui me taraude c'est que deux particules quand elles s'anihilent, elle le font non pas avec une energie cinetique nulle, mais avec une certaine vitesse du fait du rapprochement entre elle (cf, attraction electrostatique)
Ma question est, est-ce que l'energie cinetique des deux particules se traduisent par un shift en energie des photons gammas emis?
Je pense que la reponse est oui (cf, conservation de l'energie) mais le probleme est que les experiences avec avec scintillateur et diode germanium-lithium sur du sodium 22 ne vont pas vraiment dans ce sens. le sodium22 emet deux beta+ a 540keV et a 1820 keV. Ces particules s'anihile avec les electrons des materiaux environants et produisent donc des photons gammas. Les spectres ont montres que le dispersion en energie de ces photons n'excedent pas le demi kev! .. on est loin des 540 et 1820 keV! ..ce qui me turlupine c'est ou est passe la difference d'energie?

J'ai une hypothese a ce sujet mais je n'en suis pas sur... : La section efficace d'anihilation positron-electron est quasie nulle pour des particules de forte energie (disons, plus que le kev), et de ce fait l'emission de gamma du a l'anihilation ne se fera que pour des beta+ ralentis(bremmstrahlung par ex..) en dessous de 500 eV...

Est-ce que qqun a une idee dessus?

A++

Max
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[invite1ff8a7b5]

Désolé... je rame sur ta question je v essayer de chercher un peu si ca peut t'aider. A bientot !

[invitea4a042cf]

Le 540 keV, ce n'est pas si loin du 511,7 keV (même si ce n'est pas +-1/2 keV). En revanche, pour le 1820 keV, t'aurais pas une sorte "d'addition" de plusieurs photons à 511,7 keV ?
Mais je raconte peut-être une énorme connerie, j'y connais vraiment pas grand chose à ce sujet ...

[invitef7177163]

Salut cecile..

non, il n'est pas question d'addition de photons, car les 540 et 1820 ev correspondent a l'energie cinetique des positrons emis par le sodium radioactif...

Max

[A voir en vidéo sur Futura]

[Damon]

Salut...

Je n'y connais pas grand chose en physique, mais cette énergie cinétique ne pourrait-elle pas être émise sous forme de photinos ?

Damon

[invite445c00b7]

Salut max.

a ma connaissance, l'annihilation du positron ne se fait qu'une fois qu'il est thermalisé, c'est à dire qu'il a perdu son énergie cinétique.
Ce phénomène pose d'ailleurs des limites de résolution pour l'imagerie exploitant les émissions positrons (TEP: tommographie par émission positron) puisque le lieu d'émission des 2 photons ne coïncide pas avec le lieu d'émission du positron.

[obi76]

magnifique déterrage

[KLOUG]

Bonjour
Clank l'a précisé :
L'annihilation du positon s'effectue une fois qu'il a dissipé toute son énergie cinétique.
L'énergie bêta maximum est de 546 keV, ce qui veut dire que si vous faisiez la différence des masses entre sodium 22 et le niveau excité du néon 22 (stable) (car c'est sur un niveau excité que ce fait cette désintégration bêta plus) vous auriez une équivalence énergétique de 1022 + 546 soit 1568 keV à 90 %. Il y a ensuite desexcitation du noyau qui émet une raie gamma de 1274 keV.
Dans les 10 % restant la transition ou désintégration si vous préférez se fait du niveau fondamental au niveau fondamental soit 1274 + 546 = 1820 keV
Ensuite une fois que les bêta plus s'annihile (à l'arrêt) il y a production de deux photons de 511 keV (pour un positon disparaissant).
Sur le spectre gamma on peut avoir un pic somme entre 1274 et 511 soit 1785 keV. On parle d'ailleurs de spectrométrie gamma (tout du moins dans notre milieu).
Je vais tenter de mettre en pièce jointe le spectre gamma réalisé sur un germanium.
A bientôt
KLOUG

[invite61c21e86]

Le positon s'arrete dans une imperfection du cristal (il n'a plus d'energie cinetique) et c'est seulement la, une fois qu'il est arrete, "a l'abris" (du moins le croit-il) qu'un electron libre du metal l'attrape par derriere.

Beh, clank a dit un truc pas mal en fait!

[invite4bf7373f]

Je suis tombée par hasard sur cette discussion qui a attirée mon attention... alors je déterre... ^^

J'ai bien compris l'origine du 546keV... il s'agit de l'énergie maximum des positons émis par la désintégration du sodium 22... mais le 1820keV? je voudrais être sûre d'avoir suivi... le néon est émis dans 90% des cas sous une forme excitée, caractérisée par une énergie de 1274 keV. Si on ajoute cette énergie d'excitation à l'énergie cinétique maximale du positon, on obtient les 1820 keV... mais les positrons ne peuvent pas être émis avec une énergie supérieure à 546 keV...

Si j'ai bien suivi, je me demandais aussi comment avait été déterminée cette énergie maximale? ou s'il y avait une quelconque référence?

[KLOUG]

Bonsoir

Vous aller avoir la réponse quand vous allez voir le schéma de désintégration (source Idaho national laboratory et ses super catalogues de spectrométrie. nous avons repris le lien sur notre site www.rpcirkus.com).

Vous avez deux désintégrations bêta plus.
L'énergie disponible est de 2841 kev
Quand on prend la désintégration qui va du niveau fondamental au niveau fondamental (intensité de 0,056 %) l'énergie bêta plus max vaut 2841 - 1022 (pas la peine d'expliquer je pense) soit 1820 keV (allez, j'arrondis).

Quand on prend la désintégration qui va du niveau fondamental au niveau excité (intensité de 99,94 %) l'énergie bêta plus max vaut 2841 - 1022 - 1274 (pas la peine d'expliquer je pense) soit 546 keV (allez, j'arrondis).

Voila !
Bonne continuation
KLOUG

[invite4bf7373f]

merci pour ce nouvel éclaircissement!

andromaque

[invite03f1619f]

Pour revenir à la question de Max du début...oui, en raison de l'annihilation, il y a un shift en énergie du à l'effet Doppler.
Il suffit de voir, sur une spectro Germanium, la résolution du 511keV du à une annihilation: elle est toujours dégradée de 30 ou 40% par rapport aux pics environnants...