Фоторасщепление (также называемое фототрансмутацией или фотоядерной реакцией ) — ядерный процесс, при котором атомное ядро поглощает высокоэнергетическое гамма-излучение , переходит в возбужденное состояние и немедленно распадается, испуская субатомную частицу. Входящий гамма-луч эффективно выбивает один или несколько нейтронов , протонов или альфа-частиц из ядра. [1] Реакции называются (γ,n), (γ,p) и (γ,α).
Фоторасщепление является эндотермическим (с поглощением энергии) для атомных ядер легче железа и иногда экзотермическим (с выделением энергии) для атомных ядер тяжелее железа . Фоторасщепление отвечает за нуклеосинтез по крайней мере некоторых тяжелых, богатых протонами элементов посредством р-процесса в сверхновых . [ что? ] Это приводит к дальнейшему сплавлению железа с более тяжелыми элементами. [ нужна ссылка ]
Джеймс Чедвик и Морис Гольдхабер использовали эту реакцию для измерения разницы масс протона и нейтрона. [2] Этот эксперимент доказывает, что нейтрон не является связанным состоянием протона и электрона, [ почему? ] [3] как было предложено Эрнестом Резерфордом .
Фотон с энергией 1,67 МэВ или более может фоторасщепить атом бериллия-9 (100% природного бериллия, его единственный стабильный изотоп):
Сурьма-124 соединяется с бериллием для изготовления лабораторных источников нейтронов и стартовых источников нейтронов . Сурьма-124 (период полураспада 60,20 дней) испускает гамма-лучи β- и 1,690 МэВ (также 0,602 МэВ и 9 более слабых выбросов от 0,645 до 2,090 МэВ), давая стабильный теллур-124. Гамма-лучи сурьмы-124 расщепляют бериллий-9 на две альфа-частицы и нейтрон со средней кинетической энергией 24 кэВ, промежуточные нейтроны . Другими продуктами являются две альфа-частицы . [4] [5]
Другие изотопы имеют более высокие пороги образования фотонейтронов, достигающие 18,72 МэВ, для углерода-12 . [6]