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Antimatière : Création et annihilation de positons

Vous êtes ici : » » Antimatière : Création et annihilation de positons ; écrit le: 12 août 2012 par azza modifié le 13 novembre 2014

Antimatière : Création et annihilation de positonsAntimatière : Création et annihilation de positons

La théorie de Dirac, et surtout son interprétation des positons comme des trous dans les états d’énergie négative fournissait aussi des indications sur une méthode de création des positons, et sur la plus spectaculaire de leurs propriétés, la façon dont ils disparaissaient.

Comme nous l’avons dit, pour créer un positon, il fallait, selon cette interprétation, éjecter un électron occupant un de ces états d’énergie négative, c’est-à-dire le propulser dans un état d’énergie positive. Cet électron « normal » devait donc apparaître en même temps que son homologue positif, et l’on pouvait ainsi parler d’une « création de paires électron-positon ». Un tel processus n’était pas sans rappeler l’ionisation d’un atome, où, en même temps que l’électron est éjecté de l’atome, une place libre apparaît dans le cortège électronique La première méthode qui venait à l’idée pour créer une paire électron-positon était donc d’utiliser des photons, puisque ces particules sont capables d’ioniser les atomes. Mais il ne suffisait plus, maintenant, de vaincre l’énergie de liaison d’un électron atomique, ce dont les pho­tons appartenant aux domaines de l’ultraviolet ou des rayons X s’acquittaient parfai­tement, il fallait faire apparaître deux particules ayant chacune la masse de l’électron me. Conformément à la relation d’équivalence masse-énergie d’Einstein l’énergie minimale à mettre en jeu était donc égale à 2 me . c2, soit 1,02 MeV, valeur qui indiquait clairement que l’on devait faire appel à des photons gamma.



Plus spectaculaire encore était le processus de disparition du positon. Puisque, toujours selon l’image de Dirac, le positon était un trou, il ne pouvait disparaître que si l’on « bouchait » ce trou, c’est-à-dire si l’on y précipitait un électron. Cela signifiait que la disparition du positon impliquait obligatoirement celle d’un électron ordinaire. Les conditions énergétiques étaient même telles que tout électron rencontrant un positon ne pouvait manquer de « tomber » dans le trou ! Il disparaissait alors en même temps que le positon, et l’énergie correspondante devait apparaître sous forme d’un ou plusieurs photons. Le positon était donc une particule capable, au prix de sa propre existence, d’annihiler une particule de matière. C’est cette propriété qui lui valut le nom de « particule d’antimatière », et plus précisément « d’antiélectron ».

Par ailleurs, il fut rapidement démontré que le phénomène d’annihilation se pro­duisait préférentiellement entre un positon et un électron tous deux au repos. Dans ces conditions, pour respecter le principe de conservation de la quantité de mouve­ment, ce processus impliquait l’émission non pas d’un, mais de deux photons, s’échappant dans des directions opposées.

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