La capture électronique

La capture électronique est un mode de radioactivité mineur dû à l'interaction faible. L'exemple le plus connu est le potassium-40 : 11% des noyaux de cet isotope instable du potassium présent dans le corps humain se désintègrent par capture électronique.

La capture d'un électron a le même effet que l'émission d'un positon : transformer un des protons du noyau en neutron et diminuer sa charge électrique d'une unité. La Nature utilise ce moyen, avec la désintégration bêta-plus, pour corriger la composition d'un noyau trop riche en protons. La désintégration bêta-moins n'est pas concurrencée par la capture de positons, sauf dans un monde d'antimatière qui dans notre quotidien relève de la science fiction !

C'est naturellement le cortège d'électrons entourant le noyau qui fournit les électrons. La capture s'avère difficile. Les électrons circulent relativement loin du noyau - sauf ceux de la couche la plus interne - alors que les forces faibles responsables de la capture sont à très courte portée.

La capture électronique est plus économique au point de vue énergétique que l'émission d'un positon, si bien que lorsqu'il y a peu d'énergie disponible pour la désintégration, elle seule peut se produire.

Ce mode de désintégration est très discret, car le neutrino qui emporte l'essentiel de l'énergie libérée est impossible à détecter. Quand au noyau de recul, son parcours ne dépasse pas la fraction de millimètre. Il reste lui aussi indécelable.

L'événement passerait inaperçu, si le noyau et son cortège électronique ne se réarrangeaient pas. L'électron capturé appartient généralement à la couche interne. L'atome qui se retrouve avec un « trou » sur cette couche est perturbé. Il se réarrange en émettant des rayons X que l'on détecte. La capture peut également laisser le noyau dans un état excité. Elle est alors suivie par l'émission d'un rayon gamma de désexcitation.

Ce mode de radioactivité est en conséquence difficile à détecter. La capture électronique a été découverte en 1937 par le physicien américain Luis Alvarez (1911-1988), 40 ans après la radioactivité bêta-moins et quelques années après la radioactivité bêta-plus.

Sujets voisins : Radioactivité alpha, Radioactivité bêta, Radioactivité gamma, Conversion interne, Transmutations nucléaires