Radioactivité β
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La radioactivité bêta ou émission bêta (symbole β) est un type de désintégration radioactive dans laquelle une particule bêta (un électron ou un positron) est émise. On parle de désintégration bêta moins (β-) ou bêta plus (β+) selon que c'est un électron (particule chargée négativement) ou un positron (particule chargée positivement) qui est émis.
[modifier] Désintégration β-
Un neutron est converti en proton par l'intermédiaire de la force nucléaire faible et une particule β- (un électron) et un anti-neutrino sont émis :
- <math>n ~\rightarrow~ p+e^-+\bar{\nu}_e</math>
Le spectre d'énergie (nombre de particules émises en fonction de leur énergie cinétique) des β- (électrons) est continu en raison du partage de l'énergie entre les trois corps. Il n'y a pas d'énergie minimale.
La réaction est énergétiquement possible à la seule condition que le noyau atomique fils soit moins lourd que le noyau père.
Exemple d'une réaction β- pour le tritium ( 3H+ ) qui se transforme en hélium 3 ( 3He2+ ) :
- <math>
{}^{3}\hbox{H}\;\to\;^{3}\hbox{He}\;+\;e^-+\bar{\nu}_e </math>
[modifier] Désintégration β+
Un proton est converti en neutron par l'intermédiaire de la force nucléaire faible et une particule β+ (un positron) et un neutrino sont émis:
- <math>p ~\rightarrow~ n+e^++{\nu}_e</math>
Le spectre d'énergie [nombre de particules émises en fonction de leur énergie cinétique] des β+ (positrons) est continu du au partage de l'énergie entre les trois corps. Nous remarquons cependant une vitesse minimale des positrons. Celle-ci est due à la répulsion coulombienne de ce dernier avec le noyau.
Cette réaction ne peut avoir lieu que si la masse du noyau fils additionnée de deux fois la masse de l'électron est inférieure à celle du noyau père.
Exemple d'une réaction β+ pour le fluor qui se transforme en oxygène :
- <math>
{}^{18}\hbox{F}\;\to\;^{18}\hbox{O}\;+\;\mathrm{e}^++{\nu}_e </math>
[modifier] Existence du neutrino
L'étude de la désintégration bêta amena à postuler l'existence du neutrino.
En 1931, Wolfgang Pauli proposa que l'énergie « manquante » était emportée par une autre particule, non encore découverte : le neutrino.
Voici ce que permet d'expliquer la présence du neutrino :
- Le spectre d'énergie d'émission des particules bêta est continu. Ceci s'explique facilement si l'énergie se partage entre trois corps.
- La quantité de mouvement doit être conservée, or du fait d'un système à trois corps, la particule bêta ne part pas de façon opposée au noyau.
- Le neutrino permet de conserver le nombre leptonique : la création d'un lepton s'accompagne de celle d'un anti-lepton (paires électron/anti-neutrino électron ; anti-électron/neutrino électron).
Le problème fut analysé de façon plus détaillée par Enrico Fermi, mais il fallu attendre 1959 pour les premières observations expérimentales de neutrinos.
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