Vad är Photodisintegration?

Photodisintegration är en fysisk process som inträffar när gammastrålar med massiva energier träffar en atomkärna och delar upp den. Av hela det elektromagnetiska spektrumet är gammastrålar de mest energiska och har också den kortaste våglängden, storleken på en atomkärna eller mindre.

Photodisintegration orsakar kärnklyvning, brott av atomkärnor. Detta är samma mekanism som orsakar kedjereaktioner i kärnreaktorer och kärnbomber. För element som är lättare än järn, förbrukar reaktionen energi, och för element som är tyngre, frigör den den. Element som är lättare än järn kräver mer energi för att bryta isär än det som frigörs från det brottet. Energi genererad genom fotodisintegration härrör från den starka kärnkraften som håller partiklarna i atomkärnan samman.

Processen med fotodisintegration är en viktig faktor i supernovaer som involverar stjärnor med 250 eller högre solmassor, liksom de ursprungliga Befolkning III-stjärnorna som var de första att lysa upp universum. I en kollapsande supermassiv stjärna är temperaturen i mitten så stor att gammastrålar som kan fotodisintegration produceras. Eftersom de allra flesta element i kärnan i en sådan stjärna är lättare än järn, absorberar reaktionen energi, minskar trycket i mitten av stjärnan och får den att kollapsa i ett svart hål.

Vid lägre - men fortfarande extremt höga energier - slår fotodisintegration bara av en eller två protoner eller neutroner från kärnan. Vid högre energier delar hela kärnan isär, men större och större energier är nödvändiga för att dela upp mindre kärnor.

Photodisintegration har inte studerats av forskare i laboratoriesammanhang eftersom energierna som krävs för att initiera den är för extrema. Kanske kommer vi i avlägsen framtid att bygga en experimentell apparat som möjliggör en närmare studie av fotodisintegrering, men fram till dess verkar teoretiska studier vara tillräckliga.