| Parcours des gamma |
Parcours d'un gamma
Les photons déposent leur énergie dans la matière en transmettant leur énergie à des particules chargées. Ce photon gamma a été produit au point A, lors d'une collision d'une particule provenant d'un grand accélérateur. Après avoir voyagé sans interagir, le gamma se matérialise au point B en transmettant son énergie à un électron et à un positon. La présence d'un champ magnétique intense courbe en sens inverse la trajectoire des deux particules. Celles-ci perdent leur énergie en se ralentissant et spiralent avant de s'arrêter. Cette cascade d'évènements est observée dans une « chambre à bulles ». Beaucoup moins énergiques, les photons issus des désintégrations radioactives déposent également leur énergie par particules interposées.
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Des rayons pénétrants
L'effet des rayons gamma est très différent de celui de particules chargées. Alors que les rayons alpha et bêta déposent leur énergie progressivement, les photons gamma procèdent par tout ou rien. Ils ne produisent aucun effet avant d'interagir avec un noyau ou un électron. Quand ils interagissent, ils mettent en mouvement des particules chargées. Ce sont elles qui déposeront l'énergie dans la matière.
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Production de paires
Effet Compton
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Le principal mécanisme est « l'effet Compton » qui s'interprète comme la collision d'un gamma et d'un électron atomique (*) . L'énergie initiale se partage entre l'électron et le photon. L'électron mis en mouvement perd son énergie par ionisation comme un électron bêta. Le nouveau gamma se propage sans déposer d'énergie jusqu'à ce qu'il interagisse à son tour.
Quand l'énergie du gamma est supérieure à une énergie d'un million d'électronvolts, un nouvel effet se manifeste : le photon par interaction avec un noyau crée un électron et un positon. L'énergie du gamma s'est transformée en matière(**), le champ électrique intense du noyau servant de catalyseur. La « production de paires » l'emporte sur l'effet Compton à haute énergie, mais elle demeure marginale dans le domaine nucléaire.
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Avec de la chance, les rayons gamma peuvent échapper longtemps à une interaction. Ils sont donc très pénétrants et beaucoup plus difficiles à arrêter que des alpha et bêta. Dans les laboratoires et auprès des accélérateurs, l'habitude est de s'en protéger par des écrans en plomb, un matériau bon marché, les gamma étant plus vite absorbés par des noyaux lourds.
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Les effets des rayons gamma sont délocalisés et se font sentir dans des volumes importants. C'est pourquoi les gamma du Cobalt-60 sont utilisés par exemple pour la stérilisation des aliments et la désinfection des momies. À faible dose, les gamma sont utilisés pour le diagnostic médical, car ils sont les moins nocifs en cas d'irradiations internes. C'est la raison pour laquelle, le technétium-99m, qui est l'un des rares noyaux uniquement émetteur gamma, est très recherché.
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Voir aussi :
Radioprotection
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