Nature de l’interaction du rayonnement bêta avec la matière
Résumé des types d’interactions:
- Collisions inélastiques avec des électrons atomiques (excitation et ionisation)
- Diffusion élastique des noyaux
- Bremsstrahlung.
- Rayonnement Cherenkov.
- Annihilation (uniquement les positrons)
La nature de l’interaction d’un rayonnement bêta avec la matière est différente du rayonnement alpha , malgré le fait que les particules bêta soient également des particules chargées. Par rapport aux particules alpha, les particules bêta ont une masse beaucoup plus faible et atteignent principalement des énergies relativistes . Leur masse est égale à la masse des électrons orbitaux avec lesquels ils interagissent et contrairement à la particule alpha, une fraction beaucoup plus importante de son énergie cinétique peut être perdue en une seule interaction. Étant donné que les particules bêta atteignent principalement les énergies relativistes, la formule non relativiste de Bethe ne peut pas être utilisée. Pour les électrons de haute énergie, une expression similaire a également été dérivée par Bethedécrire la perte d’énergie spécifique due à l’ excitation et à l’ionisation (les «pertes par collision»).
De plus, les particules bêta peuvent interagir via une interaction électron-nucléaire (diffusion élastique des noyaux), ce qui peut modifier considérablement la direction des particules bêta . Par conséquent, leur chemin n’est pas si simple. Les particules bêta suivent un chemin très zigzag à travers le matériau absorbant, ce chemin résultant des particules est plus long que la pénétration linéaire (plage) dans le matériau.
Les particules bêta diffèrent également des autres particules chargées lourdes par la fraction d’énergie perdue par processus radiatif connue sous le nom de bremsstrahlung . D’après la théorie classique, lorsqu’une particule chargée est accélérée ou décélérée, elle doit rayonner de l’énergie et le rayonnement de décélération est connu sous le nom de bremsstrahlung («rayonnement de freinage») .
Il existe un autre mécanisme par lequel les particules bêta perdent de l’énergie via la production de rayonnement électromagnétique. Lorsque la particule bêta se déplace plus rapidement que la vitesse de la lumière (vitesse de phase) dans le matériau, elle génère une onde de choc de rayonnement électromagnétique connue sous le nom de rayonnement Cherenkov .
Les positrons interagissent de manière similaire avec la matière lorsqu’ils sont énergétiques . Mais lorsque le positron s’immobilise , il interagit avec un électron chargé négativement, entraînant l’annihilation de la paire électron-positron.
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