 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( март 2011 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
| Взаимодействие света с веществом |
|---|
 |
| Явления низкой энергии: |
| Фотоэлектрический эффект |
| Явления средней энергии: |
| Томсоновское рассеяние |
| Комптоновское рассеяние |
| Явления высоких энергий: |
| Производство пар |
| Фотодезинтеграция |
| Фотоделение |
Фотодезинтеграция (также называемая фототрансмутацией или фотоядерной реакцией ) - это ядерный процесс, при котором ядро атома поглощает гамма-излучение высокой энергии , переходит в возбужденное состояние и немедленно распадается, испуская субатомную частицу. Входящий гамма-луч эффективно выбивает из ядра один или несколько нейтронов , протонов или альфа-частицы . [1] Реакции называются (γ, n), (γ, p) и (γ, α).
Фотодезинтеграция эндотермична (поглощает энергию) для ядер атомов легче железа и иногда экзотермична (высвобождение энергии) для ядер атомов тяжелее железа . Фотодезинтеграция отвечает за нуклеосинтез, по крайней мере, некоторых тяжелых, богатых протонами элементов через p-процесс в сверхновых . [ какой? ] Это заставляет железо расплавляться на более тяжелые элементы. [ необходима цитата ]
Фотораспад дейтерия [ править ]
Фотон, несущий энергию 2,22 МэВ или более, может фоторазложить атом дейтерия :
Джеймс Чедвик и Морис Голдхабер использовали эту реакцию для измерения разности масс протона и нейтрона. [2] Этот эксперимент доказывает, что нейтрон не является связанным состоянием протона и электрона, [ почему? ] [3], как было предложено Эрнестом Резерфордом .
Фотораспад бериллия [ править ]
Фотона проведения 1,67 МэВ или больше энергии может photodisintegrate атом бериллия-9 (100% природного бериллия, его единственным стабильным изотопом):
9 4Быть + γ → 2 4 2Он + п
Сурьма-124 собирается с бериллием для изготовления лабораторных источников нейтронов и пусковых источников нейтронов . Сурьма-124 (период полураспада 60,20 дней) испускает гамма-лучи β- и 1,690 МэВ (также 0,602 МэВ и 9 более слабые излучения от 0,645 до 2,090 МэВ), давая стабильный теллур-124. Гамма-излучение сурьмы-124 расщепляет бериллий-9 на две альфа-частицы и нейтрон со средней кинетической энергией 24 кэВ, промежуточные нейтроны . Остальные продукты - две альфа-частицы . [4] [5]
124 51Sb → 124 52Te + β- + γ
Другие изотопы имеют более высокие пороги образования фотонейтронов, до 18,72 МэВ для углерода-12 . [6]
Гиперновые звезды [ править ]
При взрывах очень больших звезд (250 и более солнечных масс ) фотораспад является основным фактором возникновения сверхновой . По мере того, как звезда достигает конца своей жизни, она достигает таких температур и давлений, при которых эффекты фотодезинтеграции временно снижают давление и температуру в ядре звезды. Это заставляет ядро начать коллапс, поскольку энергия забирается за счет фотораспада, а коллапсирующее ядро приводит к образованию черной дыры . Часть массы улетучивается в виде релятивистских струй , которые могли «распылить» первые металлы во Вселенную. [7] [8]
Фотодезинтеграция в молнии [ править ]
Земные молнии производят высокоскоростные электроны, которые создают всплески гамма-лучей в виде тормозного излучения . Энергии этих лучей иногда бывает достаточно, чтобы запустить фотоядерные реакции, приводящие к испусканию нейтронов. Одна такая реакция,14 7N(γ, n)13 7N, является единственным естественным процессом, кроме тех, которые вызваны космическими лучами, в которых13 7Nпроизводится на Земле. Нестабильные изотопы, оставшиеся от реакции, могут впоследствии испускать позитроны в результате β + -распада . [9]
Фотоделение [ править ]
Фотоделение - похожий, но отличный от других процесс, при котором ядро после поглощения гамма-излучения подвергается ядерному делению (распадается на два осколка почти равной массы).
См. Также [ править ]
- Сверхновая с парной нестабильностью
- Процесс горения кремния
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ Clayton, DD (1984). Принципы звездной эволюции и нуклеосинтеза . Издательство Чикагского университета . С. 519 . ISBN 978-0-22-610953-4.
- ^ Chadwick, J .; Гольдхабер, М. (1934). «Ядерный« фотоэффект »: разрушение дипломатии γ-лучами». Природа . 134 (3381): 237–238. Bibcode : 1934Natur.134..237C . DOI : 10.1038 / 134237a0 .
- ^ Livesy, DL (1966). Атомная и ядерная физика . Уолтем, Массачусетс: Блейсделл. п. 347. LCCN 65017961 .
- ^ Lalovic, M .; Верле, Х. (1970). «Энергетическое распределение фотонейтронов сурьмы и бериллия». Журнал ядерной энергии . 24 (3): 123–132. Bibcode : 1970JNuE ... 24..123L . DOI : 10.1016 / 0022-3107 (70) 90058-4 .
- Перейти ↑ Ahmed, SN (2007). Физика и техника обнаружения радиации . п. 51. Bibcode : 2007perd.book ..... . ISBN 978-0-12-045581-2.
- ^ Справочник по фотоядерным данным для приложений: сечения и спектры . МАГАТЭ.
- ^ Фрайер, CL; Woosley, SE; Хегер, А. (2001). "Сверхновые звезды с парной нестабильностью, гравитационные волны и транзиенты гамма-излучения". Астрофизический журнал . 550 (1): 372–382. arXiv : astro-ph / 0007176 . Bibcode : 2001ApJ ... 550..372F . DOI : 10.1086 / 319719 .
- ^ Heger, A .; Фритюрница, CL; Woosley, SE; Langer, N .; Хартманн, Д.Х. (2003). «Как массивные одиночные звезды заканчивают свою жизнь». Астрофизический журнал . 591 (1): 288–300. arXiv : astro-ph / 0212469 . Bibcode : 2003ApJ ... 591..288H . DOI : 10.1086 / 375341 .
- ^ Enoto, Teruaki; Вада, Юки; Фурута, Йошихиро; Накадзава, Кадзухиро; Юаса, Такаяки; Окуда, Кадзуфуми; Макисима, Кадзуо; Сато, Мицутеру; Сато, Юске; Накано, Тошио; Умемото, Дайго (23.11.2017). «Фотоядерные реакции в молнии, обнаруженные при обнаружении позитронов и нейтронов» . Природа . 551 (7681): 481–484. arXiv : 1711.08044 . DOI : 10.1038 / nature24630 .
