Co to jest fotodezintegracja?

Fotodisintegracja to proces fizyczny, który zachodzi, gdy promienie gamma o dużych energiach uderzają w jądro atomowe i rozszczepiają je. Spośród całego spektrum elektromagnetycznego promienie gamma są najbardziej energetyczne, a także mają najkrótszą długość fali, wielkość jądra atomowego lub mniejszą.

Fotodezintegracja powoduje rozszczepienie jądra, rozpad jąder atomowych. Jest to ten sam mechanizm, który powoduje reakcje łańcuchowe w reaktorach jądrowych i bombach jądrowych. W przypadku elementów lżejszych od żelaza reakcja zużywa energię, a w przypadku elementów cięższych uwalnia ją. Elementy lżejsze niż żelazo wymagają więcej energii do rozpadu, niż jest uwalniane z tego pęknięcia. Energia wytwarzana przez fotodezintegrację pochodzi z silnej siły jądrowej, która utrzymuje cząsteczki w jądrze atomowym razem.

Proces fotodezintegracji jest głównym czynnikiem w supernowych z udziałem gwiazd o masie 250 lub większej, takich jak pierwotne gwiazdy Population III, które jako pierwsze rozjaśniły wszechświat. W zapadającej się supermasywnej gwiazdy temperatura w centrum jest tak duża, że ​​wytwarzane są promienie gamma zdolne do fotodezintegracji. Ponieważ ogromna większość pierwiastków w rdzeniu takiej gwiazdy jest lżejsza niż żelazo, reakcja pochłania energię, zmniejszając ciśnienie w środku gwiazdy i powodując jej zapadnięcie się w czarną dziurę.

Przy niższych, ale wciąż bardzo wysokich energiach, fotodezintegracja po prostu odrzuca jeden lub dwa protony lub neutrony z jądra. Przy wyższych energiach całe jądro dzieli się, ale coraz większe energie są konieczne do rozdzielenia mniejszych jąder.

Fotodisintegracja nie była badana przez naukowców w kontekście laboratoryjnym, ponieważ energie potrzebne do jej zainicjowania są zbyt ekstremalne. Być może w niedalekiej przyszłości zbudujemy eksperymentalny aparat, który umożliwi dokładniejsze badanie fotodezintegracji, ale do tego czasu badania teoretyczne wydają się wystarczające.