Fotodezintegracja - Photodisintegration
| Interakcja światło-materia |
|---|
 |
| Zjawiska niskoenergetyczne: |
| Efekt fotoelektryczny |
| Zjawiska średnioenergetyczne: |
| Rozpraszanie Thomsona |
| Rozpraszanie Comptona |
| Zjawiska wysokoenergetyczne: |
| Produkcja par |
| Fotodezintegracja |
| Fotorozszczepienie |
Fotodezintegracja (zwana również fototransmutacją lub reakcją fotojądrową ) to proces jądrowy, w którym jądro atomowe pochłania wysokoenergetyczne promieniowanie gamma , wchodzi w stan wzbudzony i natychmiast rozpada się, emitując cząstkę subatomową. Przychodzące promieniowanie gamma skutecznie wybija jeden lub więcej neutronów , protonów lub cząstki alfa z jądra. Reakcje te nazywane są (γ,n), (γ,p) i (γ,α).
Fotodezintegracja jest endotermiczna (pochłaniająca energię) dla jąder atomowych lżejszych od żelaza i czasami egzotermiczna (uwalniająca energię) dla jąder atomowych cięższych od żelaza . Fotodezintegracja jest odpowiedzialna za nukleosyntezę przynajmniej niektórych ciężkich pierwiastków bogatych w protony w procesie p w supernowych . To powoduje, że żelazo dalej wtapia się w cięższe pierwiastki.
Fotodezintegracja deuteru
Foton niosący energię 2,22 MeV lub więcej może fotodezintegrować atom deuteru :
James Chadwick i Maurice Goldhaber wykorzystali tę reakcję do pomiaru różnicy mas proton-neutron. Eksperyment ten dowodzi, że neutron nie jest stanem związanym protonu i elektronu, jak zaproponował to Ernest Rutherford .
Fotodezintegracja berylu
Fotonów przenoszenia 1,67 MeV lub więcej energii może photodisintegrate atom beryl-9 (100% naturalnego berylu, jej jedynym stabilnym izotopem)
Antymon-124 jest łączony z berylem w celu wytworzenia laboratoryjnych źródeł neutronów i rozruchowych źródeł neutronów . Antymon-124 (okres półtrwania 60,20 dni) emituje promieniowanie gamma β- i 1,690MeV (również 0,602MeV i 9 słabszych emisji od 0,645 do 2,090 MeV), dając stabilny tellur-124. Promienie gamma z antymonu-124 rozszczepiają beryl-9 na dwie cząstki alfa i neutron o średniej energii kinetycznej 24 keV, neutrony pośrednie . Pozostałe produkty to dwie cząstki alfa .
Inne izotopy mają wyższe progi produkcji fotoneutronów, nawet 18,72 MeV dla węgla-12 .
Hipernowe
W eksplozjach bardzo dużych gwiazd (250 lub więcej mas Słońca ) fotodezintegracja jest głównym czynnikiem w przypadku supernowej . Gdy gwiazda dobiega końca swojego życia, osiąga temperatury i ciśnienia, podczas których absorbujące energię efekty fotodezintegracji tymczasowo zmniejszają ciśnienie i temperaturę w jądrze gwiazdy. To powoduje, że rdzeń zaczyna się zapadać, gdy energia jest zabierana przez fotodezintegrację, a zapadające się jądro prowadzi do powstania czarnej dziury . Część masy ucieka w postaci relatywistycznych dżetów , które mogły „rozpylić” we Wszechświecie pierwsze metale .
Fotodezintegracja w błyskawicy
Błyskawice ziemskie wytwarzają szybkie elektrony, które wytwarzają rozbłyski promieniowania gamma jako bremsstrahlung . Energia tych promieni jest czasami wystarczająca do rozpoczęcia reakcji fotojądrowych, w wyniku których powstają emitowane neutrony. Jedna taka reakcja,14
7n
(γ,n)13
7n
, jest jedynym naturalnym procesem, innym niż wywoływane przez promieniowanie kosmiczne, w którym13
7n
jest produkowany na Ziemi. Niestabilne izotopy pozostałe po reakcji mogą następnie emitować pozytony w wyniku rozpadu β + .
Fotorozszczepienie
Fotorozszczepienie to podobny, ale odrębny proces, w którym jądro po zaabsorbowaniu promieniowania gamma ulega rozszczepieniu jądrowemu (rozdziela się na dwa fragmenty o niemal równej masie).