Comment transmuter des éléments avec la lumière laser

Chaque année, des médecins du monde entier réalisent des dizaines de millions d'actes de médecine nucléaire. Le radio-isotope médical le plus courant est le technétium-99 qui est utilisé dans quelque 30 millions d'interventions par an ; c'est 80 pour cent du total.

Le technétium-99 est de courte durée avec une demi-vie de seulement 6 heures. Les hôpitaux l'obtiennent donc de la désintégration du molybdène-99 à plus longue durée de vie. Ceci, à son tour, doit être fait en bombardant l'uranium-235 avec des neutrons et en séparant le mo-99 des nombreux produits de fission.

Il s'agit d'une procédure difficile et dangereuse qui n'est possible que dans une poignée d'installations nucléaires dans le monde. Cela rend l'approvisionnement de ces médicaments essentiels extrêmement coûteux et extrêmement fragile.

En effet, lorsque le réacteur nucléaire de Chalk River en Ontario, au Canada, s'est arrêté pour des réparations d'urgence en 2009, il s'est avéré qu'il produisait une grande partie de l'approvisionnement mondial en technétium-99. Le résultat a été une pénurie mondiale qui a duré des mois. Il est clair que de nouveaux fournisseurs sont nécessaires.

Aujourd'hui, Hiroyasu Ejiri de l'Université d'Osaka et S. Daté du Japan Synchrotron Radiation Research Institute affirment qu'il existe une toute nouvelle façon de faire de la médecine nucléaire.

L'idée est de stimuler les réactions nucléaires à l'aide de puissants faisceaux laser. À une fréquence spécifique, ces faisceaux font résonner violemment un noyau, déclenchant la réaction nucléaire et le secouant efficacement. Et comme presque tous les photons déclenchent une réaction, ce processus peut être efficace à près de 100 %.

Ainsi, par exemple, Ejiri et Daté disent que cette méthode transmute l'iode-127 en l'isotope médical iode -126 avec une abondance de 100 %. Et il peut le faire à une vitesse allant jusqu'à 10^13 noyaux par seconde.

Cela présente de gros avantages par rapport aux techniques actuelles. Premièrement, il est possible de régler la fréquence de la lumière afin qu'elle déclenche des réactions spécifiques, permettant aux physiciens de choisir exactement ce qu'ils veulent faire. Deuxièmement, les échantillons résultants sont relativement purs. Et enfin, cette technique crée peu ou pas de sous-produits radioactifs désagréables et est donc plus respectueuse de l'environnement.

Il y a bien sûr quelques mises en garde : créer le bon type de lumière laser est délicat. Cela ne peut être fait qu'en faisant rebondir des photons sur un faisceau d'électrons à haute énergie circulant dans un accélérateur de particules. Et l'intensité requise d'un tel faisceau d'électrons ne serait possible qu'avec une installation coûteuse, sur mesure, encore à construire.

Et tandis que les réactions photonucléaires sont bonnes pour fabriquer toutes sortes d'isotopes médicaux - par exemple, des traceurs PET tels que le carbone-11, l'azote-13, l'oxygène-15, etc. radio-isotope le plus important. Dans ce cas, l'abondance est inférieure à 10 pour cent.

Néanmoins, Ejiri et Daté soutiennent que leur méthode fournit exclusivement divers types d'isotopes spécifiques/désirés avec le taux de production élevé et la densité élevée pour la science fondamentale et appliquée.

Et avec l'approvisionnement en radio-isotopes médicaux si fragile, il semble probable que des idées comme celle-ci seront davantage prises en considération dans les années à venir.

Réf : arxiv.org/abs/1102.4451 : Réactions photonucléaires cohérentes pour la transmutation isotopique

cacher