Fotofisión

Física nuclear

• Núcleo • Nucleones (p, n) • Materia nuclear • Fuerza nuclear • Estructura nuclear • Procesos nucleares

La fotofisión es un proceso en el que un núcleo atómico, después de absorber un rayo gamma, experimenta un proceso de fisión nuclear y se divide en dos o más fragmentos.

La reacción fue descubierta en 1940 por un pequeño equipo de ingenieros y científicos que operaban el Westinghouse Atom Smasher en los Laboratorios de Investigación de la compañía de Forest Hills (Pensilvania).[1]​ Utilizaron un haz de protones de 5 MeV para bombardear flúor y generar fotones de alta energía, con los que se irradiaron muestras de uranio y torio.[2]​

La radiación gamma de energías modestas, de unas pocas decenas de MeV, puede inducir la fisión en elementos fisibles, como los actínidos, el torio, el uranio,[3]​ el plutonio y el neptunio.[4]​ Se han realizado experimentos con rayos gamma de mucha mayor energía y se ha descubierto que la sección transversal efectiva para los procesos de fotofisión varía poco dentro del rango bajo de los GeV.[5]​

George C. Baldwin y su equipo realizaron mediciones de los rendimientos de la fotofisión en uranio y torio, junto con una investigación acerca de la fotofisión en otros elementos pesados, utilizando rayos X continuos generados con un betatrón de 100 MeV de potencia. La fisión se detectó en presencia de un fondo intenso de rayos X mediante una cámara de ionización diferencial y un amplificador lineal, estando la sustancia investigada recubierta sobre un electrodo de una cámara. Dedujeron que la sección transversal máxima era del orden de 5 × 10−26 cm2 para el uranio y la mitad para el torio. En los demás elementos estudiados la sección transversal debe ser inferior a 10−29 cm2.[6]​

Fotodesintegración

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La fotodesintegración (fenómeno también llamado fototransmutación) es un proceso físico similar pero diferente, en el que un rayo gamma de energía extremadamente alta interactúa con un núcleo atómico y hace que entre en un estado excitado, que inmediatamente decae emitiendo una partícula subatómica.

Referencias

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  1. ↑ Walter, Marni Blake (1 de septiembre de 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. Consultado el 3 de diciembre de 2019. 
  2. ↑ Haxby, R.O.; Shoupp, W.E.; Stephens, W.E.; Wells, W.H. (1 de enero de 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 de noviembre de 2018). «Near-barrier Photofission in 232Th and 238U». Physical Review C 98 (5): 054609. Bibcode:2018PhRvC..98e4609S. arXiv:1807.03900. 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 de mayo de 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. ISSN 1742-6588. doi:10.1088/1742-6596/41/1/025. 
  5. ↑ Cetina, C.; Berman, B. L.; Briscoe, W. J.; Cole, P. L.; Feldman, G. et al. (19 de junio de 2000). «Photofission of Heavy Nuclei at Energies up to 4 GeV». Physical Review Letters 84 (25): 5740-5743. Bibcode:2000PhRvL..84.5740C. ISSN 0031-9007. PMID 10991043. S2CID 206326581. arXiv:nucl-ex/0004004. doi:10.1103/physrevlett.84.5740. 
  6. ↑ Baldwin, G. C.; Klaiber, G. S. (1 de enero de 1947). «Photo-Fission in Heavy Elements». Physical Review (American Physical Society (APS)) 71 (1): 3-10. Bibcode:1947PhRv...71....3B. ISSN 0031-899X. doi:10.1103/physrev.71.3.