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{{ébauche|physique nucléaire}}

La '''double capture électronique''' est un type de [[radioactivité]] de certains [[isotope]]s. Pour un [[nucléide]] donné de [[nombre de masse]] ''A'' et de [[numéro atomique]] ''Z'', ce mode de radioactivité n'est possible que si la masse du nucléide obtenu (''A'' ; ''Z''-2) est inférieure à celle du nucléide initial.

Dans ce type de radioactivité, deux électrons du cortège électronique sont capturés par deux protons du noyau, devenant ainsi deux neutrons. Deux [[neutrino]]s sont émis dans cette transformation. Le nombre de neutrons augmente de 2, et le nombre de protons décroît de 2, le nombre de masse ''A'' restant alors inchangé. Par ce changement du nombre de protons, ce mode de radioactivité transforme le nucléide en un autre [[élément chimique]], comme dans le mode de [[capture électronique]] simple. Exemple :

{{Centrer|<math>{}_{36}^{78} \mathrm {Kr} + 2\ {}_{-1}^{0} \mathrm {e^-} \rarr {}_{34}^{78} \mathrm {Se} + 2\ {}_{0}^{0} \mathrm {\nu_e}</math>}}

Dans la plupart des cas, ce mode est masqué par d'autres modes plus probables, mais lorsque tous les autres modes sont impossibles ou très réduits, il devient le mode principal de radioactivité. {{référence souhaitée|Il existe une trentaine isotopes radioactifs naturels qui pourraient produire la double capture électronique}} mais celle-ci n'a été observée de manière directe que pour le [[xénon 124]] et de manière indirecte que pour le [[baryum 130]] et le [[krypton 78]]. Une des raisons est la très faible probabilité de ce mode de radioactivité (les [[demi-vie]]s prédites sont de l'ordre, voire supérieures à 10{{exp|20}} ans). Une autre raison est que les seules particules détectables dans ce mode sont les [[rayons X]] et les [[électron Auger|électrons Auger]], qui sont émis par les couches électroniques excitées par l'absorption des deux électrons et la variation des [[Niveau d'énergie|niveaux d'énergie]]. Dans l'échelle des énergies d'émission (de 1 à 10 [[électron-volt|keV]]), le [[rayonnement de fond]] est généralement élevé. Ainsi la détection de la double capture électronique est-elle plus difficile que celle de la [[double désintégration bêta|double émission β]].

== Modes « exotiques » de double capture électronique ==

Il existe d'autres types de radioactivité lors d'une double capture électronique. Si la différence de masse entre le noyau initial et final est plus grande que la masse des deux électrons (1,022 [[électron-volt|MeV]]), l'énergie libérée est suffisante pour permettre un autre mode : la capture électronique avec émission de [[positron]]. Il advient conjointement avec la double capture électronique, leurs proportions respectives dépendant des propriétés du noyau concerné. Lorsque la différence de masse est supérieure à celle de quatre électrons ({{unité|2.044|MeV}}), un troisième mode – la [[double émission de positron]] – est possible.

{{référence souhaitée|Seulement six isotopes radioactifs naturels peuvent présenter simultanément ces trois modes de radioactivité.}}

== La double capture électronique sans neutrinos ==

Le processus initialement décrit, soit la capture de deux électrons avec émission de deux [[neutrino]]s (la double capture électronique avec double émission neutronique) est permis par le [[Modèle standard (physique)|modèle standard]] des particules : aucune loi de conservation (y compris la conservation du [[nombre leptonique]]) n'est violée. Mais dans le cas où le nombre leptonique n'est pas conservé, un autre mode de ce type de radioactivité est possible : la double capture électronique sans neutrinos. Dans ce cas deux électrons sont capturés par le noyau, mais les neutrinos ne sont pas émis. L'énergie est alors émise par un [[rayon gamma]]. Ce mode n'a jamais été observé, et contredirait le modèle standard s'il était détecté.

== Mise en évidence expérimentale ==
=== Krypton 78 ===
{{...}}
La demi-vie mesurée du [[krypton 78]] est de {{Unité|9,2|e = 21|ans}}<ref name = "2ν2K">{{Article|langue = anglais|titre = Indications of 2ν2K capture in 78Kr |date = 4 mars 2013|périodique = [[Physical Review C]]|lire en ligne = https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.87.035501|auteur1 = Yu. M. Gavrilyuk|et al. = oui}}.</ref>.

=== Baryum 130 ===
La décroissance du [[Isotopes du baryum|baryum 130]] par ce processus a pu être mise en évidence sur la base d'arguments géochimiques<ref>A.S. Barabash and R.R. Saakyan,  Experimental limits on 2beta+, K beta+, and 2K processes for Ba-130 and on 2K capture for Ba-132 , ''Phys. At. Nucl.'' 59 (1996) 179</ref>{{,}}<ref>A.P. Meshik ''et al.'', Weak decay of <sup>130</sup>Ba and <sup>132</sup>Ba: Geochemical measurements, ''Phys. Rev. C'' 64 (2001) 035205 {{doi|10.1103/PhysRevC.64.035205}}</ref>{{,}}<ref>M. Pujol. B. Marty, P. Burnard, et P. Philippot,  Xenon in Archean barite: Weak decay of <sup>130</sup>Ba, mass-dependent isotopic fractionation and implication for barite formation, ''Geoch. Cosm. Act.'' bf 73 (2009) 6834. {{doi|10.1016/j.gca.2009.08.002}}</ref>. Plus précisément, ces études géochimiques permettent de donner un temps de vie global correspondant à l'ensemble des décroissances bêta : double désintégration bêta, double capture électronique et combinaison d'une capture électronique et d'une désintégration bêta plus. Cependant, des calculs théoriques permettent d'estimer les temps de demi-vie des différents processus à 1,7 × 10<sup>29</sup> années pour la double désintégration bêta, à 1,0 × 10<sup>23</sup> années pour la combinaison de la capture électronique et de la désintégration bêta plus et à 4,2 × 10<sup>21</sup> années pour la double capture électronique<ref>M. Hirsch ''et al.'', Nuclear structure calculation of β<sup>+</sup>β<sup>+</sup>, β<sup>+</sup>/EC and EC/EC decay matrix elements, ''Z. Phys. A'' '''347''', 151-160 (1994)</ref>. Ce dernier processus étant au moins 100 fois plus rapide que les deux autres processus, le temps de demi-vie global est uniquement composé de la contribution de la double capture électronique.

=== Xénon 124 ===
En 2019, les physiciens de l'expérience [[XENON]], destinée essentiellement à la recherche de la [[matière noire]], annonce être parvenue à détecter 160 désintégrations, par double capture électronique, d'atomes de [[isotopes du xénon#Xénon 124|xénon 124]] contenus dans un réservoir de {{Unité|1000|kg}} de [[xénon]] pur<ref>{{article| langue=en| titre=A decay with an extraordinary half-life| auteur=Andrew Grant| périodique=[[Physics Today]]| date=3 mai 2019| doi=10.1063/PT.6.1.20190503a| lire en ligne=https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.1.20190503a/full/| consulté le=12 mai 2019}}.</ref>{{,}}<ref name = "XENON">{{Article|langue = anglais| titre =  Observation of two-neutrino double electron capture in {{exp|124}}Xe with XENON1T|auteur institutionnel = [[XENON|Collaboration XENON]]|jour = 24 |mois=4 |année=2019 |périodique = [[Nature (revue)|Nature]]|volume = 568|doi = 10.1038/s41586-019-1124-4}}.</ref>. Ils en déduisent que le xénon 124 a une [[Période radioactive|demi-vie]] de {{Unité|1,8|±=0,6|e=22|ans}}, la plus longue demi-vie jamais mesurée<ref name = "XENON"/>.

== Notes et références ==
{{Références}}

{{Palette|Processus nucléaires}}
{{Portail|physique}}

[[Catégorie:Physique nucléaire]]
[[Catégorie:Mode de désintégration]]
[[Catégorie:Chimie nucléaire]]