énergie des photons créés par production de paires

[àfond]

Bonjour !

J'ai un problème sur un item que n'arrive pas à justifier par calcul. Le voici : " Un photon de 2.044 MeV interagit par création de paire au voisinage d'un noyau"

item : "L'énergie cinétique du photon diffusé après la création de paire est de 511 keV"

 

Il est compté faux, mais je m'embrouille avec les calculs pour retrouver son énergie cinétique..

Merci d'avance !

[Océanoclaste]

Coucou @àfond !

 

Lors de la création de paire, l'énergie minimale de ton photon doit être de 1,022 MeV pour créer un positon avec une masse de 511 keV et un électron avec une masse de 511 keV. Après la création de paire, aucun photon n'est diffusé, c'est à dire que tout le reste de l'énergie de ton photon incident va être convertie en énergie cinétique.

 

L'item est donc faux même sans avoir besoin de faire de calcul car après la création de paire, il n'y a pas de photon diffusé.

 

Je vais quand même t'expliquer comment retrouver l'énergie cinétique partagée entre les 2 particules pour d'autres items. 

 

Ici on te dit que le photon a une énergie de 2,044 MeV. On a donc 1,022 MeV utilisé pour la création de paire qui seront convertis en énergie de masse pour le positon et l'électron. Il reste 2,044 - 1,022 = 1,022 MeV d'énergie. C'est ce reste qui sera utilisé pour donner l'énergie cinétique aux particules. En effet, toute l'énergie supplémentaire est transformée en énergie cinétique partagée entre les 2 particules. Ton positon aura ainsi une énergie cinétique de 511 keV et ton électron aussi (cela vient du fait que tu as 1,022 MeV à partager !). 

 

Est-ce que c'est plus clair pour toi ?

 

 

[codeline]

Salut @àfond,

Pour répondre à ta question je vais ré expliquer le concept de la création de paire.

 

• Un photon approche du champ électrique d’un noyau. Ce photon va interagir avec ce champ électrique.
• Cela veut dire qu’il va se matérialiser en un électron e- et en un positon e+.
• Seulement, pour que cet effet se produise, il faut que le photon ait un seuil de 1, 022 MeV. Pourquoi ce seuil? Car l’énergie d’un électron au repos est de 0,511 MeV. Donc pour pouvoir matérialiser un électron et un positon qui ont tous deux une énergie d’à peu près 0,511 MeV, il faut au photon une énergie de minimum 1,022 MeV (0,511*2). Ça c’est un petit rappel du cours.

 

• Donc si le le photon a une énergie de pile 1,022 MeV, il aura tout juste l’énergie de produire e- et e+ et il ne lui restera aucune énergie pour être diffusé. Il va juste disparaître.
• MAIS, s’il a plus d’énergie que 1,022 MeV, il va lui « rester » de l’énergie pour être diffusé. On en vient à l’item de ton QCM :
• Calculer l’énergie cinétique du photon diffusé après la création de paire : Le photon de 2,044 MeV a donc perdu 1,022 MeV en créant e+ et e- : E_{photon diffusé} = 2,044 - 1,022 = 1,022 MeV. 

 

En gros après avoir perdu 1,022 MeV en créant e+ et e-, il reste au photon diffusé une énergie cinétique de 1,022 MeV.

[àfond]

Merci !