La fotodesintegración (también llamada fototransmutación o reacción fotonuclear ) es un proceso nuclear en el que un núcleo atómico absorbe un rayo gamma de alta energía , entra en un estado excitado e inmediatamente se desintegra emitiendo una partícula subatómica. El rayo gamma entrante golpea efectivamente uno o más neutrones , protones o una partícula alfa fuera del núcleo. [1] Las reacciones se denominan (γ,n), (γ,p) y (γ,α).
La fotodesintegración es endotérmica (absorción de energía) para núcleos atómicos más livianos que el hierro y, a veces , exotérmica (liberación de energía) para núcleos atómicos más pesados que el hierro . La fotodesintegración es responsable de la nucleosíntesis de al menos algunos elementos pesados ricos en protones a través del proceso p en las supernovas . [ cual? ] Esto hace que el hierro se fusione aún más con los elementos más pesados. [ cita requerida ]
James Chadwick y Maurice Goldhaber utilizaron esta reacción para medir la diferencia de masa protón-neutrón. [2] Este experimento demuestra que un neutrón no es un estado ligado de un protón y un electrón, [ ¿por qué? ] [3] como había sido propuesto por Ernest Rutherford .
Un fotón con 1,67 MeV o más de energía puede fotodesintegrar un átomo de berilio-9 (100% de berilio natural, su único isótopo estable):
El antimonio-124 se ensambla con berilio para fabricar fuentes de neutrones de laboratorio y fuentes de neutrones de arranque . El antimonio-124 (vida media de 60,20 días) emite rayos gamma β- y 1,690 MeV (también 0,602 MeV y 9 emisiones más débiles de 0,645 a 2,090 MeV), lo que produce telurio-124 estable. Los rayos gamma del antimonio-124 dividen el berilio-9 en dos partículas alfa y un neutrón con una energía cinética promedio de 24keV, neutrones intermedios . Los otros productos son dos partículas alfa . [4] [5]
Otros isótopos tienen umbrales más altos para la producción de fotoneutrones, tan altos como 18,72 MeV, para el carbono-12 . [6]