1. Photon à haute énergie: Le processus commence par un photon à haute énergie, généralement un rayon gamma, qui a suffisamment d'énergie pour créer une paire de particules-antiparticules.
2. Interaction avec la matière: Ce photon interagit avec un noyau ou un champ électrique fort, comme celui d'un noyau lourd.
3. Conversion d'énergie: L'énergie du photon est convertie en masse de la paire d'électrons-positron (selon la célèbre équation d'Einstein E =MC²).
4. Lois de conservation: Ce processus doit obéir aux lois fondamentales de conservation:
* Conservation de l'énergie: L'énergie totale avant et après l'interaction reste la même.
* Conservation de l'élan: L'élan total avant et après l'interaction reste le même.
* Conservation des charges: La charge totale avant et après l'interaction reste la même (car un positron a une charge de +1 et un électron a une charge -1, leur charge totale est nul).
5. Résultat: L'interaction produit un électron et un positron, qui s'envolent dans des directions opposées pour conserver l'élan.
Points clés:
* Énergie minimale: Le photon doit avoir au moins l'énergie équivalente à la masse de repos combinée de l'électron et du positron (1,022 meV) pour la production de paires.
* Rôle du noyau: Le noyau est nécessaire pour conserver l'élan pendant le processus.
* antimatière: Les positrons sont les antiparticules des électrons. Ils ont la même masse mais la charge opposée.
Exemples de production de paires:
* rayons cosmiques: La production de paires est un processus courant dans le cosmos, se produisant lorsque les rayons cosmiques à haute énergie interagissent avec la matière.
* Réactions nucléaires: La production de paires peut également se produire dans certaines réactions nucléaires où des rayons gamma sont émis.
Applications de positrons:
* Tomographie par émission de positron (PET): Les positrons sont utilisés dans des techniques d'imagerie médicale comme les analyses TEP pour créer des images détaillées d'organes et de tissus.
* Recherche de physique des particules: Les positrons sont utilisés dans des accélérateurs de particules pour étudier les particules et les forces fondamentales.
