Septembre 2007 : Quand le mercure monte, et prend son
temps... de vie nucléaire.
Dans un plasma accessible au sein d’une cible de fusion
inertielle par laser, les conditions thermodynamiques,
densité et température, sont suffisamment élevées pour que
les atomes présents soient partiellement ou totalement
ionisés. L’environnement immédiat de l’atome est alors
fortement perturbé. En particulier, les énergies de liaison
des couches atomiques sont modifiées et un grand nombre
d’électrons libres existent au voisinage immédiat de
l’atome. Si le noyau de l’atome se trouve dans un état
isomère, les conditions de sa désexcitation vers son état
fondamental changent, ce qui entraîne des modifications de
son temps de vie.
Dans un milieu ordinaire à basse température, un isomère se
désexcite par deux processus différents :
L’émission
spontanée d’un photon : le noyau émet spontanément
un photon gamma qui emporte l’énergie d’excitation
de l’isomère. La conversion
interne : le noyau fournit son énergie d’excitation
à un électron présent dans le cortège atomique qui
utilise cette énergie pour s’échapper de l’atome.
Dans un plasma, l’émission spontanée d’un photon
n’est pas perturbée, mais un processus d’émission
induite apparaît : un photon présent dans le plasma,
possédant l’énergie exacte de la transition
nucléaire peut provoquer la désexcitation de
l’isomère. La conversion interne peut être
profondément modifiée par la disparition des
électrons des couches atomiques entourant le noyau
quand la température du plasma s’élève. Un nouveau
processus devient aussi possible : la conversion
interne liée. Un électron situé sur une couche basse
de l’atome effectue une transition vers une couche
plus périphérique, en récupérant l’énergie de la
transition nucléaire.
Variation du temps de vie de l'isomère du
mercure 201 en fonction de la température du plasma.
L’ensemble de ces phénomènes a été calculé dans les
conditions de l’équilibre thermodynamique. Une variation
importante de la durée de vie d’un état isomère en résulte.
Le mercure 201 possède un état isomère d’énergie 1.556 keV
dont la durée de vie en laboratoire est de 81 ns. Plongé
dans un plasma, les calculs montrent une variation du temps
de vie entre 81 ns pour une température de 100 eV jusqu’à
environ la milliseconde quand la température est de l’ordre
de quelques keV, soit une multiplication par un facteur
10000 !
Septembre 2007 : Quand le mercure monte, et prend son
temps... de vie nucléaire.
L’émission
spontanée d’un photon : le noyau émet spontanément
un photon gamma qui emporte l’énergie d’excitation
de l’isomère.
Agrandir le visuel