Effets des particules neutres
Des transferts d’énergie par procuration ….
Les particules neutres n’ionisent pas
Contrairement aux rayonnements chargés, les rayonnements neutres, gamma et neutroniques, sont incapables d’arracher à distance les électrons des atomes, auprès desquels ils passent, du fait de leur absence de charge électrique. Les gamma et les neutrons ne sont pas ionisants et ne perdent pas progressivement leur énergie. Par contre ils sont capables d’interagir lors de chocs directs ou à très courte distance : les gamma avec des électrons ou des noyaux ; les neutrons uniquement avec des noyaux.
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Les particules neutres à considérer ici sont les photons gamma, les neutrons produits dans le cœur des réacteurs nucléaires et les neutrinos. Elles ne ionisent pas et ne peuvent pas perdre progressivement leur énergie. Par contre, pour transmettre leur énergie au milieu elles peuvent interagir ou mettre en mouvement d’autres particules .
Les photons gamma interagissent essentiellement avec des charges électriques des atomes.
Les neutrons sont des particules nucléaires insensibles à ces charges électriques. Par contre ils provoquent des réactions avec les noyaux.
Les neutrinos interagissent si peu qu’ils sont très difficiles à détecter. Pratiquement invisibles, leurs effets sont négligeables dans la matière et ils ne posent aucun problème en radioprotection.
Ionisation directe et indirecte
Les particules déposent leur énergie dans le milieu qu’elles traversent en arrachant des électrons aux atomes environnants. Dans le cas des particules chargées – particules alpha, rayons bêta, fragments de fission – le dépôt d’énergie est direct et continu. Dans le cas de particules neutres comme des photons gamma, le processus est en 2 étapes. Il n’y a pas de dépôt d’énergie tant que le photon n’a pas interagi avec un électron. Cette interaction conduit à la mise en mouvement d’un électron par un gamma (à droite) ici par effet Compton. C’est par l’intermédiaire de la mise en mouvement de ce corpuscule chargé que le gamma dépose de l’énergie dans la matière.
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Un photon gamma est de même nature que la lumière visible. Tant qu’il n’est pas entré en collision avec un électron ou un noyau, il ne dépose aucune énergie dans le milieu traversé. Il ne produit aucun dégât le long de ce trajet. C’est au moment où il interagit, généralement avec un électron d’un atome, qu’il transfère au milieu tout ou partie de son énergie selon trois mécanismes qui arrachent l’électron à son atome, ou créent un nouvel électron et un positon. Ces effets sont l’effet photoélectrique, l’effet Compton et la production de paires.
Ces électrons mis en mouvement déposent leur énergie et se ralentissent progressivement comme une particule chargée ordinaire. En quelque sorte, un photon gamma sous-traite à ces particules mises en mouvement, le soin de déposer son énergie dans le milieu. Peu localisé, dilué dans l’espace, ce dépôt n’est pas prévisible comme pour les bêta ou les alpha.
Plus imprévisible encore est le parcours d’un neutron, la manière dont il ralentit et transfère son énergie. Un neutron ignore les électrons. Il n’interagit qu’avec des noyaux. Il rebondit élastiquement sur ces derniers ou peut se trouver capturer par eux. La capture d’un neutron peut rendre un noyau stable radioactif ou déclencher des réactions nucléaires comme la réaction de fission.
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