Positon
Enphysique des particules,lepositon[1],[2],[3]oupositron[4](anglicisme), encore appeléantiélectronpar convention, est l'antiparticuleassociée à l'électron.Trouvée auXXesiècle, elle est la première antiparticule découverte. Le positon possède unecharge électriquede +1charge élémentaire(contre −1 pour l'électron), le mêmespinet la mêmemasseque l'électron. Il est noté0
+1eoue+ouβ+[5].
| Classification | |
|---|---|
| Composition |
élémentaire |
| Famille |
Fermion |
| Masse | |
|---|---|
| Charge électrique |
+1,60217653(14)×10-19C |
| Charge de couleur |
0 |
| Spin |
½ |
| Durée de vie |
stable (comme l'électron) |
Description
modifierLa théorisation de cette particule fut provoquée par l'écriture parPaul Dirac,en 1928, d'une équation relativiste décrivant l'électron. Cette équation, appelée maintenantéquation de Dirac,admet des résultats dont une part correspond à l'électron, alors qu'une autre, inverse, ne semblait pas, à l'époque, avoir de sens immédiat. En 1929, Dirac proposa la possibilité que cette part soit la description des protons, qui seraient donc les particules inverses des électrons[6].Cette tentative d'explication fut abandonnée rapidement, et en 1931, Dirac proposa de considérer l'existence d'une nouvelle particule, un « anti-électron » de même masse que l’électron mais de charge opposée[7].
En 1932,Carl David Andersonannonça les résultats de ses recherches sur lesrayons cosmiques:ses photographies prises dans unechambre à brouillardmontraient quantité d'électrons, ainsi que quelques traces qui semblaient correspondre à des particules proches des électrons, mais à la charge opposée. Des expérimentations en laboratoires permirent ensuite de découvrir ces positons.
En 1933,Jean Thibaudprécise les caractéristiques physiques du positon. Il en mesure la charge et il parvient à observer pour la première fois l'annihilation du positon, avec production de photons de haute énergie, en usant de la technique de latrochoïde[8].
Dans le vide, le positon est une particule stable. Mais en traversant la matière, quand un positon de basse énergie entre en collision avec un électron de basse énergie, les deux s'annihilent, c'est-à-dire que leur masse est convertie enénergiesous forme de deuxphotonsgamma.
Un positon peut être leproduit de désintégrationd'un noyauradioactif.Il s'agit alors d'unedésintégration β+.
Un positon peut être créé lors de l'interaction d'unphotond'énergie supérieure à1,022MeVavec un noyau atomique (2mec2=2×0,511MeV,oùmeest la masse d'un électron etclavitesse de la lumière). Ce processus s'appelle production de paires (voirRayon gamma), car deux particules (positon et électron) sont créées par l'énergie du photon. Les premiers positons furent observés par ce processus lorsque des rayons gamma cosmiques s'enfoncent dans l'atmosphère. On a ensuite détecté (en 2009) des positons émis autour d'un avion en présence defoudredans unorage[9].
Production
modifierDes positons peuvent être produits lors dedésintégrations β+[10](par exemple lors des désintégrations de13Nou22Na) ou parcréation de pairesélectron-positon[10]conséquemment à une interaction entre unphotonde haute énergie et unnoyau atomique.Il est ensuite possible de ralentir ces positons à l'aide d'un modérateur: unmonocristaldecuivreou detungstèneou dunéonsolide. Le modérateur à néon solide est particulièrement efficace pour les positons issus de22Na. Lorsque les positons ont été modérés, ils peuvent être stockés dans unpiège de Penning[11].
Applications
modifierImagerie médicale
modifierLa tomographie par émission de positons est une technique d'imagerie médicalequi consiste à faire absorber ou injecter au patient unmédicament radiopharmaceutiqueou unradiotraceurdont l'isotope radioactif est un émetteur derayonnement β+,c'est-à-dire un émetteur de positons. Ces positons s'annihilent aussitôt, dès qu'ils rencontrent les électrons des tissus environnants, en deuxphotons gamma.La détection de ces photons permet de localiser le lieu de leur émission et la concentration du traceur en chaque point des organes.
Physique des particules
modifierUn collisionneur électrons-positons est un accélérateur de particules qui accélère simultanément deux faisceaux de particules en sens inverses, l'un d'électrons, l'autre de positons, afin de les faire entrer en collision frontale. Lors de ces collisions de haute énergie, les électrons et les positons s'annihilent (car les uns sont les antiparticules des autres), ce qui libère une énergie capable de créer de "nouvelles" particules.
Dans les arts
modifierNotes et références
modifier- « Positon »,dans leDictionnaire de l'Académie française,surCentre national de ressources textuelles et lexicales.
- Informationslexicographiquesetétymologiquesde « positon » dans leTrésor de la langue française informatisé,sur le site duCentre national de ressources textuelles et lexicales.
- (en + fr)Commission électrotechnique internationale(IEC),International Electrotechnical Vocabulary (IEV)(lire en ligne),p.6 (§ 393-11-08).
- Selon laCommission électrotechnique internationale,« positon » est le terme français par défaut; cependant « positron » (qui est l'appellation anglophone) peut aussi être employé, (en)IEC, «IEC IEV ref 113-05-119».
- Arnaud 2016,chap.2,p.8.
- (en)P. A. M. Dirac, «A Theory of Electrons and Protons»[PDF].
- (en)P. A. M. Dirac, «Quantised Singularities in the Quantum Field»,Proc. R. Soc. Lond. A,,p.2–3(DOI10.1098/rspa.1931.0130,lire en ligne).
- Jean Thibaud, «L’annihilation des positrons au contact de la matière et la radiation qui en résulte»,C.R. Acad. Sci. Paris,vol.197,,p.1629-1632(lire en ligne)
- (en)Davide Castelvecchi,Rogue antimatter found in thunderclouds; Aeroplane detects signature spike in photons that does not fit any known source of antiparticles,Nature,12 mai 2015 (consulté le 16 mai 2015).
- Taillet, Villain et Febvre 2018,s.v.positon,p.586,col.2.
- (en)A. P.MillsJr.,Advances In Atomic, Molecular, and Optical Physics,vol.65,Academic Press,(DOI10.1016/bs.aamop.2016.04.003,lire en ligne),chap.5(« Experiments with DenseLow-Energy Positrons andPositronium »),p.265–290.
Voir aussi
modifierBibliographie
modifier- [Anderson 1933](en)C. D.Anderson,«The positive electron» [« L'électron positif »],Phys. Rev.,vol.43,no6,,p.491-498(OCLC4643957027,DOI10.1103/PhysRev.43.491,Bibcode1933PhRv...43..491A,lire en ligne).
- [Dirac 1931](en)P. A. M.Dirac,«Quantised singularities in the electromagnetic field» [« Singularités quantifiées dans le champ électromagnétique »],Proc. R. Soc. Lond. A,vol.133,no821,,p.60-72(OCLC4661931744,DOI10.1098/rspa.1931.0130,Bibcode1931RSPSA.133...60D,résumé,lire en ligne).
- [Arnaud 2016]P.Arnaud(rév.parF.Rouquérol,G.Chambaud,R.LissillouretA.Boucekkine,avec lacollab.deR.Bouchet,F.Boulc'hetV.Hornebecq),Les cours de Paul Arnaud: exercices résolus de chimie générale,Malakoff,Dunod,coll.« SciencesSup.»,,4eéd.,1vol.,XVI-367,ill.,17 × 24cm(ISBN978-2-10-075415-1,EAN9782100754151,OCLC957671917,BNF45100663,SUDOC194916278,présentation en ligne,lire en ligne).
- [Boudenot 2005]J.-C.Boudenot(préf.deC.Cohen-Tannoudji),Comment Einstein a changé le monde,Les Ulis,EDP Scie.,horscoll.,,1reéd.,1vol.,187,ill.,16 × 24cm(ISBN2-86883-763-8,EAN9782868837639,OCLC61762452,BNF39916636,SUDOC08469596X,présentation en ligne,lire en ligne).
- [Taillet, Villain et Febvre 2018]R.Taillet,L.VillainetP.Febvre,Dictionnaire de physique,Louvain-la-Neuve,De BoeckSup.,horscoll.,,4eéd.(1reéd.), 1vol.,X-956,ill.etfig.,17 × 24cm(ISBN978-2-8073-0744-5,EAN9782807307445,OCLC1022951339,SUDOC224228161,présentation en ligne,lire en ligne),s.v.positon,p.586,col.2.
Articles connexes
modifierLiens externes
modifier- [Pavel 2011]I.Pavel,«La prédiction de l'antimatière par Dirac»,Bibnum,,p.28p.(lire en ligne).
