Was ist Photodisintegration?
Photodisintegration ist ein physikalischer Prozess, der auftritt, wenn Gammastrahlen mit massiven Energien auf einen Atomkern treffen und ihn aufspalten. Gammastrahlen sind aus dem gesamten elektromagnetischen Spektrum die energiereichsten und haben auch die kürzeste Wellenlänge, die Größe eines Atomkerns oder weniger.
Photodisintegration verursacht Kernspaltung, den Bruch von Atomkernen. Dies ist derselbe Mechanismus, der Kettenreaktionen in Kernreaktoren und Atombomben verursacht. Bei Elementen, die leichter als Eisen sind, verbraucht die Reaktion Energie, und bei Elementen, die schwerer sind, setzt sie Energie frei. Elemente, die leichter als Eisen sind, benötigen mehr Energie, um auseinanderzubrechen, als durch diesen Bruch freigesetzt wird. Energie, die durch Photointegration erzeugt wird, stammt von der starken Kernkraft, die die Teilchen im Atomkern zusammenhält.
Der Prozess der Photodesintegration ist ein Hauptfaktor bei Supernovae, an denen Sterne mit 250 oder mehr Sonnenmassen beteiligt sind, wie die primordialen Population-III-Sterne, die als erste das Universum beleuchteten. In einem kollabierenden supermassiven Stern ist die Temperatur im Zentrum so hoch, dass Gammastrahlen erzeugt werden, die zur Photointegration befähigt sind. Da die meisten Elemente im Kern eines solchen Sterns leichter als Eisen sind, absorbiert die Reaktion Energie, verringert den Druck in der Mitte des Sterns und führt dazu, dass er in ein Schwarzes Loch zerfällt.
Bei niedrigeren - aber immer noch extrem hohen - Energien schlägt die Photodisintegration lediglich ein oder zwei Protonen oder Neutronen aus dem Kern ab. Bei höheren Energien spaltet sich der gesamte Kern auf, aber immer größere Energien sind notwendig, um kleinere Kerne aufzuspalten.
Die Photodesintegration wurde von Wissenschaftlern nicht im Laborkontext untersucht, da die zu ihrer Initiierung erforderlichen Energien zu extrem sind. Vielleicht werden wir in naher Zukunft einen experimentellen Apparat bauen, der eine genauere Untersuchung der Photodisintegration ermöglicht, aber bis dahin scheinen theoretische Studien ausreichend zu sein.