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⚛️ La section transversale d'électron, également appelée section efficace de Thomson, est une mesure de la probabilité qu'un photon soit diffusé par un électron libre. Elle est donnée par la formule σe = (8π/3)re², où re est le rayon classique de l'électron (environ 2,818 x 10-15 mètre). La section transversale d'électron équivaut à environ 6,6524 x 10-29 mètre carré, soit 0,66524 barn.
📜 La section transversale d'électron a été calculée pour la première fois par le physicien britannique J.J. Thomson en 1903, dans le cadre de sa théorie de la diffusion de la lumière par les atomes. Thomson a supposé que la diffusion était causée par les oscillations des électrons atomiques sous l'influence du champ électrique de l'onde lumineuse. Sa formule a été plus tard modifiée pour tenir compte des effets quantiques et relativistes.
✅ La section transversale d'électron est utilisée en physique atomique, en physique des plasmas, en astrophysique et en radioprotection pour décrire l'interaction entre les photons et les électrons libres. Elle intervient dans des phénomènes tels que la diffusion Compton, la diffusion Thomson, l'effet photoélectrique, la production de paires et le rayonnement de freinage (bremsstrahlung). La section transversale d'électron est un paramètre important dans le calcul de l'atténuation des rayons X et gamma dans la matière.
💡 Anecdote: La section transversale d'électron est indépendante de l'énergie du photon incident, tant que cette énergie est faible devant la masse au repos de l'électron (511 keV). Aux hautes énergies, la diffusion Compton devient dominante et la section efficace diminue avec l'énergie. La section transversale d'électron est proportionnelle au carré du rayon classique de l'électron, qui est lui-même proportionnel au rapport e²/mc², où e est la charge de l'électron, m sa masse et c la vitesse de la lumière.
⚛️ Le barn est une unité de surface utilisée en physique nucléaire et en physique des particules pour mesurer la section efficace des réactions nucléaires. Un barn équivaut à 10-28 mètres carrés, soit 100 femtomètres carrés.
📜 Le barn a été introduit pendant la Seconde Guerre mondiale par des physiciens américains travaillant sur le projet Manhattan, le programme de recherche qui a abouti à la mise au point de la bombe atomique. Le nom "barn" (grange en anglais) a été choisi pour sa connotation humoristique, car les physiciens considéraient qu'une section efficace de 10-28 m² était "aussi grande qu'une grange" pour une particule nucléaire.
✅ Le barn est utilisé pour quantifier la probabilité qu'une interaction se produise entre une particule incidente (comme un neutron, un proton ou un électron) et un noyau cible. Plus la section efficace est grande, plus la probabilité d'interaction est élevée. Le barn est employé en physique nucléaire, en physique des réacteurs, en astrophysique et en science des matériaux.
💡 Anecdote: La section efficace d'absorption d'un neutron thermique par un noyau d'uranium 235 est d'environ 585 barns pour la fission et 99 barns pour la capture radiative. La section efficace totale est donc de 684 barns. Pour l'uranium 238, la section efficace de fission par neutrons rapides est de l'ordre de 0,6 barn. Les sections efficaces varient considérablement selon les noyaux et les énergies des particules incidentes.