La capture d’électrons (capture d’électrons K, également capture K, ou capture d’électrons L, capture L) est un processus dans lequel le noyau riche en protons d’un atome électriquement neutre absorbe un électron atomique interne, généralement des coquilles d’électrons K ou L. Ce processus transforme ainsi un proton nucléaire en neutron et provoque simultanément l’émission d’un neutrino électronique.
Schéma de deux types de capture d’électrons. Haut : Le noyau absorbe un électron. En bas à gauche : Un électron externe remplace l’électron « manquant « . Un rayon X, d’énergie égale à la différence entre les deux coquilles d’électrons, est émis. En bas à droite : Dans l’effet Auger, l’énergie absorbée lorsque l’électron externe remplace l’électron interne est transférée à un électron externe. L’électron externe est éjecté de l’atome, laissant un ion positif.
p
+
e−
→
n
+
ν
e
Puisque ce neutrino émis unique transporte toute l’énergie de désintégration, il a cette énergie caractéristique unique. De même, l’impulsion de l’émission de neutrinos provoque le recul de l’atome fille avec un seul élan caractéristique.
Le nucléide fille résultant, s’il est dans un état excité, passe alors à son état fondamental. Habituellement, un rayon gamma est émis pendant cette transition, mais la désexcitation nucléaire peut également avoir lieu par conversion interne.
Après la capture d’un électron interne de l’atome, un électron externe remplace l’électron qui a été capturé et un ou plusieurs photons de rayons X caractéristiques sont émis dans ce processus. La capture d’électrons entraîne parfois également l’effet Auger, où un électron est éjecté de la coque électronique de l’atome en raison des interactions entre les électrons de l’atome dans le processus de recherche d’un état d’électron d’énergie inférieure.
Après la capture d’électrons, le numéro atomique est réduit de un, le nombre de neutrons est augmenté de un et il n’y a pas de changement de nombre de masse. La capture électronique simple par elle-même aboutit à un atome neutre, car la perte de l’électron dans la coque électronique est équilibrée par une perte de charge nucléaire positive. Cependant, un ion atomique positif peut résulter d’une autre émission d’électrons Auger.
La capture d’électrons est un exemple d’interaction faible, l’une des quatre forces fondamentales.
La capture électronique est le principal mode de désintégration des isotopes avec une surabondance relative de protons dans le noyau, mais avec une différence d’énergie insuffisante entre l’isotope et sa fille potentielle (l’isobare avec une charge positive en moins) pour que le nucléide se désintègre par émission d’un positron. La capture d’électrons est toujours un mode de désintégration alternatif pour les isotopes radioactifs qui ont suffisamment d’énergie pour se désintégrer par émission de positrons. La capture d’électrons est parfois incluse comme un type de désintégration bêta, car le processus nucléaire de base, médié par la force faible, est le même. En physique nucléaire, la désintégration bêta est un type de désintégration radioactive dans laquelle un rayon bêta (électron ou positron énergétique rapide) et un neutrino sont émis par un noyau atomique.La capture électronique est parfois appelée désintégration bêta inverse, bien que ce terme se réfère généralement à l’interaction d’un antineutrino électronique avec un proton.
Si la différence d’énergie entre l’atome parent et l’atome fille est inférieure à 1,022 MeV, l’émission de positons est interdite car il n’y a pas assez d’énergie de désintégration disponible pour le permettre, et la capture d’électrons est donc le seul mode de désintégration. Par exemple, le rubidium-83 (37 protons, 46 neutrons) se désintègre en krypton-83 (36 protons, 47 neutrons) uniquement par capture électronique (la différence d’énergie, ou énergie de désintégration, est d’environ 0,9 MeV).