5 Perte-energie

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Cours 5
Interactions des Particules lourdes avec la
Matière

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1. Introduction
Le principe de détection est de mesurer la perte d‟énergie dans une interaction entre
la particule et le milieu de détection.
2. Interactions des particules avec la matière
La matière est composée des noyaux et d‟électrons. Les particules peuvent être
regroupées selon les interactions auxquelles elles participent:
– lepton: un lepton ne participe pas à l‟interaction forte : électron, muon, neutrinos ;
– hadron: un hadron participe à l‟interaction forte : , p, +,
-, neutron,
°, etc.;
– photon : boson de l‟interaction électromagnétique.
Dans la physique des particules et nucléaire, on s‟intéresse aux particules qui ont
une énergie au dessus du keV (à partir des rayons X).

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Trois des quatre interactions sont impliquées :
 électromagnétique
 forte
 faible.
 Interaction électromagnétique :
– particule chargée + e- atomique: excitation, ionisation de l‟atome
– particule chargée + noyau :
diffusion élastique, inélastique,
production de paires e+e-, bremsstrahlung
– particule neutre +(e-, noyau) :
pas d‟interaction
– photon + e- atomique:
photo-électrique, diffusion Compton
– photon + noyau:
production de paires e+e-, dissociation
nucléaire (négligeable)
– Radiation cohérente : (particule
chargée)
Radiation Čerenkov, radiation de transition

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 interaction faible
– négligeable dans la plupart des cas, sauf pour les interactions des neutrinos avec
les électrons atomiques et les noyaux ;
 interaction forte – pas d‟interaction avec les leptons ;
– dominante dans les interactions entre les hadrons à haute énergie (chargés ou
neutres) et les noyaux.
Quelques remarques :
 Selon l‟énergie, la charge, le type (lepton, hadron ou photon) de la particule, et la
matière du milieu de détection, une ou plusieurs interactions sont dominantes :
– à basse énergie, les interactions avec les électrons atomiques (excitation,
ionisation) ;
– à haute énergie, les interactions avec les noyaux deviennent importantes.
• La plupart des détecteurs sont basés sur la détection des excitations ou

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ionisations des atomes par les particules chargées. Donc pour les particules
neutres, ce sont les particules chargées secondaires créées par interaction qui
seront détectées.
 Les quantités qu‟on souhaite mesurer sont:
– taux → compteurs
– énergie → calorimètre
– parcours → traceur
– identification de particule → détecteur