Qu'est-ce que la photodésintégration?

La photodésintégration est un processus physique qui se produit lorsque des rayons gamma d'énergies massives frappent un noyau atomique et le séparent. Sur l'ensemble du spectre électromagnétique, les rayons gamma sont les plus énergétiques et ont également la longueur d'onde la plus courte, la taille d'un noyau atomique ou moins.

La photodésintégration provoque la fission nucléaire, la rupture des noyaux atomiques. C'est le même mécanisme qui provoque des réactions en chaîne dans les réacteurs nucléaires et les bombes nucléaires. Pour les éléments plus légers que le fer, la réaction consomme de l'énergie et pour les éléments plus lourds, elle la libère. Les éléments plus légers que le fer nécessitent plus d’énergie pour se séparer que ce qui en est libéré. L'énergie générée par la photodésintégration provient de la forte force nucléaire qui maintient ensemble les particules dans le noyau de l'atome.

Le processus de photodésintégration est un facteur majeur dans les supernovae impliquant des étoiles de 250 masses solaires ou plus, à l'instar des étoiles primordiales de Population III, qui ont été les premières à éclairer l'univers. Dans une étoile supermassive qui s'effondre, la température au centre est si élevée que des rayons gamma capables de photodésintégration sont produits. Parce que la grande majorité des éléments au cœur d’une telle étoile sont plus légers que le fer, la réaction absorbe de l’énergie, ce qui diminue la pression au centre de l’étoile et provoque son affaissement dans un trou noir.

À des énergies inférieures, mais néanmoins extrêmement élevées, la photodésintégration élimine simplement un ou deux protons ou neutrons du noyau. Aux énergies plus élevées, le noyau tout entier se sépare, mais des énergies de plus en plus grandes sont nécessaires pour séparer des noyaux plus petits.

La photodésintégration n'a pas été étudiée par les scientifiques dans un contexte de laboratoire car les énergies nécessaires pour l'initier sont trop extrêmes. Peut-être que dans un avenir lointain, nous construirons un appareil expérimental permettant d'étudier plus en détail la photodésintégration, mais jusque-là, des études théoriques semblent suffisantes.