Фотоподіл

Фотоподіл — процес, у якому атомне ядро після поглинання гамма-кванта зазнає ядерного поділу та розпадається на два або більше фрагменти.

Історія дослідження і властивості

Цю реакцію виявила в 1940 році невелика група інженерів і вчених, які керували апаратом Westinghouse Atom Smasher^[en] у дослідницькій лабораторії компанії у Форест-Гіллс у Пенсільванії^[1]. Вони використовували пучок протонів з енергією 5 МеВ для бомбардування фтору і генерування фотонів високої енергії, які потім опромінювали зразки урану і торію^[2].

Гамма-промені з відносно невисокими енергіями у кілька десятків МеВ, може викликати розщеплення у традиційно здатних до розщеплення елементах, таких як актиноїди торій, уран^[3], плутоній і нептуній^[4]. Експерименти з гамма-променями набагато вищої енергії показують, що поперечний переріз фотоподілу мало змінюється в діапазоні енергій в кілька ГеВ^[5].

Експерименти 1946 року з неперервним випромінюванням бетатрона з енергією близько 100 МеВ показали, що поперечний переріз фотоподілу становить для урану максимальний і 5×10⁻²⁶ см², для торію вдвічі менший, а в інших досліджених елементах менший за 10⁻²⁹ см^2[6].

Фотоядерна реакція

Фотоядерна реакція — це подібний, але інший фізичний процес, у якому гамма-квант надзвичайно високої енергії взаємодіє з атомним ядром і змушує його перейти у збуджений стан, який одразу розпадається, випускаючи субатомну частинку.

Примітки

1. Walter, Marni Blake (1 вересня 2015). An Unlikely Atomic Landscape: Forest Hills and the Westinghouse Atom Smasher. Western Pennsylvania History Magazine. Senator John Heinz History Center. 98 (3): 36—49. Процитовано 3 грудня 2019.
2. Haxby, R.O.; Shoupp, W.E.; Stephens, W.E.; Wells, W.H. (1 січня 1941). Photo-Fission of Uranium and Thorium. Physical Review. 59 (1): 57—62. Bibcode:1941PhRv...59...57H. doi:10.1103/PhysRev.59.57.
3. Silano, J.A.; Karwowski, H.J. (19 листопада 2018). Near-barrier Photofission in ²³²Th and ²³⁸U. Physical Review C. 98 (5): 054609. arXiv:1807.03900. Bibcode:2018PhRvC..98e4609S. doi:10.1103/PhysRevC.98.054609.
4. Doré, D; David, J-C; Giacri, M-L; Laborie, J-M; Ledoux, X; Petit, M; Ridikas, D; Lauwe, A Van (1 травня 2006). Delayed neutron yields and spectra from photofission of actinides with bremsstrahlung photons below 20 MeV. Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 41 (1): 241—247. Bibcode:2006JPhCS..41..241D. doi:10.1088/1742-6596/41/1/025. ISSN 1742-6588.
5. Cetina, C.; Berman, B. L.; Briscoe, W. J.; Cole, P. L.; Feldman, G. та ін. (19 червня 2000). Photofission of Heavy Nuclei at Energies up to 4 GeV. Physical Review Letters. 84 (25): 5740—5743. arXiv:nucl-ex/0004004. Bibcode:2000PhRvL..84.5740C. doi:10.1103/physrevlett.84.5740. ISSN 0031-9007. PMID 10991043.
6. Baldwin, G. C.; Klaiber, G. S. (1 січня 1947). Photo-Fission in Heavy Elements. Physical Review. American Physical Society (APS). 71 (1): 3—10. Bibcode:1947PhRv...71....3B. doi:10.1103/physrev.71.3. ISSN 0031-899X.