La capture électronique et le rayonnement gamma (γ) sont deux phénomènes importants en physique nucléaire. La capture électronique est un type de désintégration radioactive où un noyau capture un électron de son propre cortège électronique. Le rayonnement gamma est une émission d'énergie sous forme d'onde électromagnétique par un noyau qui se stabilise après une désintégration.
Capture électronique
Processus où un proton du noyau capture un électron du cortège atomique (souvent de la couche K) pour se transformer en neutron.
Rayonnement gamma (γ)
Onde électromagnétique de haute énergie émise par un noyau atomique excité pour libérer son surplus d'énergie et atteindre un état plus stable.
Noyau excité
Noyau atomique qui possède un surplus d'énergie après une désintégration radioactive. Il est souvent noté avec un astérisque (*).
Fluorescence X
Émission de photons X (rayons X) qui se produit lorsque les électrons d'un atome se réorganisent pour combler une place vacante, par exemple après une capture électronique.
Équation nucléaire
Représentation symbolique d'une transformation nucléaire, montrant les noyaux avant et après la réaction, ainsi que les particules émises.
La Capture Électronique La capture électronique est un mode de désintégration qui se produit quand un noyau a un excès de protons. Un proton du noyau capture un électron de l'atome, généralement un électron de la couche K (la plus proche du noyau). Ce proton et cet électron se transforment alors en un neutron. Le nombre de masse (A) reste le même, mais le numéro atomique (Z) diminue de 1.
Équation générale de la capture électronique
Un exemple de capture électronique est la désintégration du gallium 67.
Conséquence : La Fluorescence X Quand un électron est capturé par le noyau, il laisse une place vide dans le cortège électronique de l'atome. Pour combler ce vide, les autres électrons se réorganisent. Cette réorganisation libère de l'énergie sous forme de photons de fluorescence X. C'est une émission de rayons X caractéristique de l'atome.
Le Rayonnement Gamma (γ) Après une désintégration radioactive (comme la capture électronique ou les désintégrations bêta), le noyau résultant peut se retrouver dans un état d'énergie trop élevé, on dit qu'il est excité. Pour retrouver un état stable, ce noyau libère son surplus d'énergie. Cette énergie est émise sous forme de rayonnement gamma (γ). Le rayonnement gamma est une onde électromagnétique, comme la lumière, mais avec une énergie beaucoup plus élevée.
Émission de rayonnement gamma par un noyau excité (*)
Un exemple courant est le cobalt 60. Après sa désintégration bêta moins, il forme un noyau de nickel 60 excité. Ce noyau de nickel excité se stabilise en émettant deux photons gamma.
Diagramme d'énergie du Cobalt 60 vers le Nickel 60 stable avec émission gamma
Applications Médicales La capture électronique et l'émission gamma ont des applications importantes en médecine nucléaire :
- Scintigraphie au gallium 67 : Le gallium 67 se désintègre par capture électronique et est utilisé en scintigraphie pour détecter des infections ou des tumeurs.
- Scintigraphie au technétium 99m : Le technétium 99m est un émetteur gamma pur très utilisé en imagerie médicale pour visualiser différents organes.
- Radiothérapie : Certains isotopes émetteurs gamma, comme l'iode 131, sont utilisés pour traiter des cancers, notamment de la thyroïde. Le rayonnement gamma permet de détruire les cellules malades.
A retenir :
En résumé :
- La capture électronique est un mode de désintégration où un proton capture un électron pour devenir un neutron.
- Elle entraîne l'émission de fluorescence X due à la réorganisation des électrons.
- Le rayonnement gamma (γ) est l'énergie libérée par un noyau excité qui retourne à un état stable.
- Les équations nucléaires pour ces processus respectent la conservation du nombre de masse et du numéro atomique.
- Ces phénomènes sont essentiels en médecine nucléaire pour le diagnostic (scintigraphie) et le traitement (radiothérapie).