Rayonnement produit lorsqu'une particule chargée est décélérée ou déviée par le champ électrique d'une autre particule chargée, typiquement un noyau.

Principe

Une particule chargée subissant une accélération (y compris décélération ou changement de direction) émet un rayonnement électromagnétique ; le spectre instantané et l'intensité dépendent de l'accélération, du paramètre d'impact et de la charge et de la masse du centre de diffusion, produisant un spectre continu à large bande dans le régime haute énergie.

Démonstration

Des électrons rapides incidents sur une cible de numéro atomique élevé subissent de fortes déviations près des noyaux et émettent un spectre continu de rayons X (rayonnement de freinage) dont la forme dépend de l'énergie des électrons et du matériau cible ; cela se distingue expérimentalement des raies caractéristiques discrètes issues de transitions atomiques.

Mauvaise application

Confondre le continuum de freinage avec des raies caractéristiques, ou supposer que le freinage est négligeable pour de fortes déviations alors que des effets relativistes et quantiques peuvent accroître ou modifier l'émission.

Conséquence

Constitue un mécanisme majeur de perte d'énergie pour des particules chargées dans la matière à hautes énergies, génère du bruit de fond et des sources de rayons X utiles, et influence les exigences de blindage, la conception des détecteurs et la radioprotection.

Inversion

Si la particule chargée se déplace adiabatiquement sans accélération ou est guidée sans déviation transversale, l'émission de rayonnement est supprimée ; inversement, augmenter l'accélération ou la charge du centre de diffusion augmente l'émission de freinage.

Limite

Décrit le rayonnement issu d'une accélération électromagnétique dans des contextes de diffusion ; exclut les émissions de raies provenant de transitions électroniques liées, le rayonnement Tcherenkov et de transition, et les régimes où des processus de l'électrodynamique quantique comme la création de paires dominent.

Tension sémantique

Une tension apparaît entre les descriptions classiques (formule de Larmor, spectres continus) et quantiques (probabilités d'émission de photons, recul discret) aux hautes énergies où les deux doivent être conciliées ; également entre le freinage et d'autres mécanismes d'émission dont les spectres se recoupent.

Synthèse

Le rayonnement de freinage est le rayonnement électromagnétique à large bande émis lorsqu'une particule chargée est accélérée ou décélérée par les champs électriques d'autres charges, produisant un spectre continu dépendant de la cinématique et du potentiel de diffusion.