Parcours des bêta

Électrons et positons : un parcours court et chaotique

Les électrons et les positons bêta sont des corpuscules extrêmement légers, porteurs d’une charge électrique. Lors de désintégrations, ils sont émis avec des vitesses pouvant approcher celle de la lumière, beaucoup plus élevées que celle des particules particules alpha.

Une particule bêta perd sa vitesse et son énergie en arrachant des électrons aux atomes qu’elle rencontre : elle ionise la matière le long de son parcours. Le parcours d’un électron ou positon diffère cependant sensiblement de celui d’une particule alpha, un noyau certes petit mais 7300 fois plus lourd.

Électrons et positons possèdent la même masse que les électrons arrachés aux atomes. Un électron bêta est identique à ces électrons atomiques. Comment les distinguer alors les deux corpuscules après la collision ? L’énergie se partage entre deux minuscules boules identiques et l’électron atomique expulsé peut emporter 100 % de l’énergie initiale.

Les noyaux freinent également les électrons et positons quand ils passent à immédiate proximité : il y a alors émission d’un photon gamma appelé photon de freinage (Bremsstrahlung en allemand), qui emporte une partie de l’énergie et qui sera lui-même absorbé à distance.

Au total, les bêta sont moins ionisants que les particules alpha. Leur parcours est aléatoire, long et sinueux. Le rayonnement est plus pénétrant, mais l’énergie étant déposée sur une plus longue distance, ils sont moins nocifs en cas d’absorption. Il est un peu plus difficile de les arrêter : il faut trois mètres d’air ou une plaque d’aluminium de 7 millimètres d’épaisseur pour stopper sûrement un électron bêta. Il peut traverser la peau de personnes exposées

Quand un électron a perdu toute son énergie, il se fond dans la foule de ses semblables. Le processus de ralentissement d’un positon à travers une série de collision est similaire à celui d’un électron. Mais, la fin de son parcours diffère.

Particule d’antimatière, le positon voyage dans un milieu hostile. Quand sa vitesse devient faible, il s’accouple avec un électron de rencontre. Attirés par leurs charges électriques opposées, les deux corpuscules tournent l’un autour de l’autre, jusqu’au moment où ils entrent en contact. Ils se détruisent alors mutuellement en libérant environ 1 million d’électronvolts d’énergie, sous la forme de deux photons gamma émis dos-à-dos.

Cette signature très reconnaissable de la disparition du positon est utilisée pour des applications médicales comme la tomographie par émission de positons.