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Physique
La formation d'électrons libres dans l'eau

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61962.htm

Un groupe de chercheurs de l'Institut Max Planck de physique des plasmas (IPP) de Garching/Greifswald et de l'Institut Fritz Haber de Berlin ont découvert un nouveau processus de libération d'électrons lents dans l'eau par rayonnement à haute énergie. Ce constat pourrait permettre d'expliquer certains dommages dans les tissus organiques à la suite d'une exposition trop intense à des rayonnements.

L'impact d'un rayonnement ionisant sur la matière est toujours lié à la libération d'électrons lents. Il est communément admis que ces électrons sont éjectés hors du nuage électronique des atomes et molécules touchés par le rayon - cette théorie a d'ailleurs été vérifiée et démontrée dans le cadre de ces travaux lors d'expérimentations effectuées dans le synchrotron berlinois BESSY. Cependant, c'est un autre processus qui a retenu tout l'intérêt des chercheurs : deux molécules d'eau "travaillent" ensemble pour augmenter le rendement en électrons libres.

Dans un premier temps, le rayonnement (ici, des rayons X) est absorbé par la matière : une molécule d'eau est alors ionisée, en relâchant un électron. Celui-ci n'est pas aussi énergétique que le photon par lequel la molécule a été percutée, si bien qu'il reste une petite quantité d'énergie dans l'ion, qui permet l'émission d'un nouvel électron quelques femtosecondes plus tard. Ce processus est déjà bien connu sous le nom d'autoionisation.

La nouveauté réside dans le fait que 2 molécules d'eau voisines s'influencent lors de l'ionisation. En effet, elles se retrouvent dans un état plus stable et plus favorable énergétiquement en libérant chacune un électron, d'où une augmentation considérable du nombre d'électrons produits dans de telles situations. Cet effet avait été pressenti par le physicien théoricien Lorenz Cederbaum de l'université d'Heidelberg il y a une dizaine d'années, mais n'avait pas encore pu être démontré dans l'eau faute de technologie expérimentale adéquate. La difficulté résidait dans le fait de montrer que les électrons libérés formaient bien une paire.

Cette découverte devrait permettre de sérieux progrès dans la recherche sur les conséquences d'une irradiation sur le tissu organique humain et animal. En effet, ces électrons lents ont la particularité de pouvoir se fixer sur une molécule d'ADN, et d'être littéralement capables de la couper. La chimie devrait également pouvoir en profiter : la coopération par paires d'une molécule d'eau avec une substance dissoute dans l'eau pourrait permettre d'obtenir des informations sur les processus de dissolution au niveau moléculaire.

Les résultats de cette étude ont été publiés dans le magazine spécialisé de renom "Nature Physics" [1].

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[1] "A hitherto unrecognized source of low energy electrons in water" Auteurs: Melanie Mucke, Markus Braune, Silko Barth, Marko Förstel, Toralf Lischke, Volker Ulrich, Tiberiu Arion, Uwe Becker, Alex Bradshaw et Uwe Hergenhahn - Publication online de "Nature Physics" le 10/01/2010 - Numéro DOI: 10.1038/NPHYS1500

Code brève
ADIT : 61962

- Communiqué de presse Institut Max Planck de physique des plasmas - 15/01/2010
http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/presse/pi/01_10_pi.html
- "Kurzer Prozess im Wassercluster", article paru sur pro-physik.de
http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=12557

Sebastian Ritter, sebastian.ritter@diplomatie.gouv.fr - http://www.science-allemagne.fr

BE Allemagne numéro 467 (20/01/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/61962.htm