Section efficace
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2008-07-01T21:34:26Z
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En [[physique nucléaire]] ou en [[physique des particules]], la '''section efficace''' est une grandeur physique correspondant à la [[probabilité]] d'interaction d'une [[particule]] pour une réaction donnée. L'unité de section efficace est une unité de surface, et s'appelle le [[barn]] (b) : 1 b = 10<sup>-24</sup> cm².
== Historique==
L'idée d'utiliser une surface pour exprimer une telle probabilité d'interaction remonte probablement à la découverte du [[noyau atomique|noyau]] et de sa petitesse par Rutherford en 1911<ref>{{en}} [http://www.rutherford.org.nz/biography.htm#manchester]</ref> : en bombardant une mince feuille d'[[or]] avec des [[rayon alpha|rayons alpha]], on constate peu de déviations de ces particules, comme si la surface utile de l'[[atome]] (en fait celle de son noyau) était toute petite, comme le [[soleil]] dans le [[système solaire]].
==Principe==
Statistiquement, les centres d'atomes disposés sur une mince surface peuvent être considérés comme des points répartis uniformément sur ce plan.
Le centre d'un projectile atomique heurtant ce plan a une probabilité géométriquement définie de passer à une certaine distance ''r'' d'un de ces points.
En fait, s'il y a ''n'' atomes dans une surface ''S'' de ce plan, cette probabilité est de (nπ''r''²)/S, ce qui est simplement le rapport entre la surface totale occupée par des cercles de rayon ''r'' et la surface ''S'' du plan.
Si nous considérons les atomes comme des disques d'acier impénétrables et la particule comme une bille de diamètre négligeable, ce rapport est la probabilité que la bille heurte un des disques, c'est-à-dire que le projectile soit arrêté par la surface.
En d'autres termes, la section efficace est la surface fictive que devrait avoir une particule cible pour reproduire la probabilité observée de collision ou de réaction avec une autre particule en supposant que ces collisions se produisent entre objets matériels impénétrables.
Cette notion peut être étendue à n'importe quelle interaction entre collision de particules telle que : [[réaction nucléaire]], diffusion de particules, diffusion de la lumière.
Par exemple, la probabilité qu'une [[particule alpha]] heurtant une cible de [[béryllium]] produira un neutron peut être exprimée par la surface fictive qu'aurait le béryllium dans ce type de réaction pour obtenir la probabilité de cette réaction selon ce scénario.
La section efficace est peu dépendante de la taille réelle de la particule en question et varie surtout en fonction de la nature exacte de la collision ou de la réaction, et des interactions existantes entre les particules concernées.
Ceci explique l'emploi de l'expression ''section efficace'' au lieu de ''section'' plus simplement.
==Unité==
Le rayon typique des particules nucléaires est de l'ordre de 10<sup>-14</sup> m. Nous pourrions donc nous attendre à des sections efficaces pour des réactions nucléaires de l'ordre de πr², soit environ 10<sup>-28</sup> m², ce qui explique l'emploi d'une unité, le [[barn]], ayant cette valeur.
Les sections efficaces observées varient de façon importante, en fonction de la nature et de la vitesse des particules. Ainsi pour la réaction (n, γ) d'absorption de neutrons lents (ou « thermiques »), la section efficace peut dépasser 1 000 barns, tandis que les sections efficaces des transmutations par absorption de [[rayon gamma|rayons γ]] sont plutôt de l'ordre de 0,001 barn.
==Voir aussi==
===Articles connexes===
* [[Diffusion Thomson]]
* [[Diffusion Compton]]
* [[Diffusion de Rayleigh]]
===Lien externe===
* [http://www-nds.iaea.org/ibandl/ Base de données de sections efficaces couramment utilisées]
=== Sources ===
<References/>
{{portail physique}}
[[Catégorie:physique des particules]]
[[Catégorie:physique nucléaire]]
[[cs:Účinný průřez]]
[[de:Wirkungsquerschnitt]]
[[en:Cross section (physics)]]
[[es:Sección eficaz]]
[[fi:Vaikutusala]]
[[he:חתך פעולה]]
[[it:Sezione d'urto]]
[[ja:反応断面積]]
[[no:Tverrsnitt (fysikk)]]
[[pl:Przekrój czynny]]
[[pt:Seção de choque]]
[[ru:Эффективное поперечное сечение]]
[[uk:Диференціальний переріз розсіювання]]