Fotodisintegración - Photodisintegration
| Interacción luz-materia |
|---|
 |
| Fenómenos de baja energía: |
| Efecto fotoeléctrico |
| Fenómenos de energía media: |
| Dispersión de Thomson |
| Dispersión de Compton |
| Fenómenos de alta energía: |
| Producción de parejas |
| Fotodisintegración |
| Fotofission |
La fotodisintegración (también llamada fototransmutación o reacción fotonuclear ) es un proceso nuclear en el que un núcleo atómico absorbe un rayo gamma de alta energía , entra en un estado excitado y se desintegra inmediatamente emitiendo una partícula subatómica. El rayo gamma entrante golpea efectivamente uno o más neutrones , protones o una partícula alfa fuera del núcleo. Las reacciones se denominan (γ, n), (γ, p) y (γ, α).
La fotodisintegración es endotérmica (absorción de energía) para núcleos atómicos más ligeros que el hierro y, a veces, exotérmica (liberación de energía) para núcleos atómicos más pesados que el hierro . La fotodisintegración es responsable de la nucleosíntesis de al menos algunos elementos pesados ricos en protones a través del proceso p en las supernovas . Esto hace que el hierro se fusione aún más en los elementos más pesados.
Fotodisintegración del deuterio
Un fotón que lleva 2,22 MeV o más de energía puede fotodisintegrar un átomo de deuterio :
James Chadwick y Maurice Goldhaber utilizaron esta reacción para medir la diferencia de masa protón-neutrón. Este experimento demuestra que un neutrón no es un estado ligado de un protón y un electrón, como había propuesto Ernest Rutherford .
Fotodisintegración de berilio
Un fotón que lleva 1,67 MeV o más de energía puede fotodisintegrar un átomo de berilio-9 (100% de berilio natural, su único isótopo estable):
El antimonio-124 se ensambla con berilio para producir fuentes de neutrones de laboratorio y fuentes de neutrones de inicio . El antimonio-124 (vida media 60,20 días) emite rayos gamma β− y 1,690 MeV (también 0,602 MeV y 9 emisiones más débiles de 0,645 a 2,090 MeV), produciendo telurio-124 estable. Los rayos gamma del antimonio-124 dividen el berilio-9 en dos partículas alfa y un neutrón con una energía cinética promedio de 24keV, neutrones intermedios . Los otros productos son dos partículas alfa .
Otros isótopos tienen umbrales más altos para la producción de fotoneutrones, tan altos como 18,72 MeV, para el carbono-12 .
Hipernovas
En explosiones de estrellas muy grandes (250 o más masas solares ), la fotodisintegración es un factor importante en el evento de supernova . A medida que la estrella llega al final de su vida, alcanza temperaturas y presiones en las que los efectos de absorción de energía de la fotodesintegración reducen temporalmente la presión y la temperatura dentro del núcleo de la estrella. Esto hace que el núcleo comience a colapsar a medida que la fotodesintegración quita energía, y el núcleo colapsante conduce a la formación de un agujero negro . Una parte de la masa se escapa en forma de chorros relativistas , que podrían haber "rociado" los primeros metales en el universo.
Fotodisintegración en un rayo
Los relámpagos terrestres producen electrones de alta velocidad que crean ráfagas de rayos gamma como bremsstrahlung . La energía de estos rayos a veces es suficiente para iniciar reacciones fotonucleares que producen neutrones emitidos. Una de esas reacciones,14
7norte
(γ, n)13
7norte
, es el único proceso natural distinto de los inducidos por los rayos cósmicos en el que13
7norte
se produce en la Tierra. Los isótopos inestables que quedan de la reacción pueden posteriormente emitir positrones por desintegración β + .
Fotofission
La fotofisión es un proceso similar pero distinto, en el que un núcleo, después de absorber un rayo gamma, sufre una fisión nuclear (se divide en dos fragmentos de masa casi igual).