Fotodisintegração - Photodisintegration
| Interação luz-matéria |
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| Fenômenos de baixa energia: |
| Efeito fotoelétrico |
| Fenômenos de energia média: |
| Espalhamento Thomson |
| Efeito Compton |
| Fenômenos de alta energia: |
| Produção de pares |
| Fotodisintegração |
| Fotofissão |
A fotodisintegração (também chamada de fototransmutação ou reação fotonuclear ) é um processo nuclear no qual um núcleo atômico absorve um raio gama de alta energia , entra em um estado excitado e imediatamente decai emitindo uma partícula subatômica. O raio gama que chega efetivamente derruba um ou mais nêutrons , prótons ou uma partícula alfa para fora do núcleo. As reações são chamadas (γ, n), (γ, p) e (γ, α).
A fotodisintegração é endotérmica (absorção de energia) para núcleos atômicos mais leves que o ferro e, às vezes, exotérmica (liberação de energia) para núcleos atômicos mais pesados que o ferro . A fotodisintegração é responsável pela nucleossíntese de pelo menos alguns elementos ricos em prótons pesados através do processo p em supernovas . Isso faz com que o ferro se funda ainda mais com os elementos mais pesados.
Fotodisintegração de deutério
Um fóton carregando 2,22 MeV ou mais energia pode fotodisintegrar um átomo de deutério :
James Chadwick e Maurice Goldhaber usaram essa reação para medir a diferença de massa próton-nêutron. Este experimento prova que um nêutron não é um estado ligado de um próton e um elétron, como havia sido proposto por Ernest Rutherford .
Fotodisintegração de berílio
Um fóton com 1,67 MeV ou mais de energia pode fotodisintegrar um átomo de berílio-9 (100% do berílio natural, seu único isótopo estável):
Antimony-124 é montado com berílio para fazer fontes de nêutrons de laboratório e fontes de nêutrons de inicialização . O antimônio-124 (meia-vida de 60,20 dias) emite raios gama β− e 1,690MeV (também 0,602MeV e 9 emissões mais fracas de 0,645 a 2,090 MeV), produzindo telúrio-124 estável. Os raios gama do antimônio-124 dividem o berílio-9 em duas partículas alfa e um nêutron com uma energia cinética média de 24keV, nêutrons intermediários . Os outros produtos são duas partículas alfa .
Outros isótopos têm limiares mais altos para a produção de fotoneutrons, tão altos quanto 18,72 MeV, para o carbono-12 .
Hypernovae
Em explosões de estrelas muito grandes (250 ou mais massas solares ), a fotodisintegração é um fator importante no evento de supernova . Quando a estrela chega ao fim de sua vida, ela atinge temperaturas e pressões onde os efeitos de absorção de energia da fotodisintegração reduzem temporariamente a pressão e a temperatura dentro do núcleo da estrela. Isso faz com que o núcleo comece a entrar em colapso à medida que a energia é retirada pela fotodisintegração, e o núcleo em colapso leva à formação de um buraco negro . Uma parte da massa escapa na forma de jatos relativísticos , que poderiam ter "espalhado" os primeiros metais no universo.
Fotodisintegração em relâmpagos
Relâmpagos terrestres produzem elétrons de alta velocidade que criam rajadas de raios gama como bremsstrahlung . A energia desses raios às vezes é suficiente para iniciar reações fotonucleares resultando na emissão de nêutrons. Uma dessas reações,14
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(γ, n)13
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, é o único processo natural diferente daqueles induzidos por raios cósmicos em que13
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é produzido na Terra. Os isótopos instáveis remanescentes da reação podem subsequentemente emitir pósitrons por decaimento β + .
Fotofissão
A fotofissão é um processo semelhante, mas distinto, no qual um núcleo, após absorver um raio gama, sofre uma fissão nuclear (se divide em dois fragmentos de massa quase igual).