Spallaatioilla

Spallaatio on ydinreaktioiden ryhmä, jossa korkeaenerginen hiukkanen, tavallisesti protoni tai muu hadroni, iskeytyy raskaaseen ytimeen ja saa aikaan sen pirstoutumisen useaksi pienemmäksi fragmentiksi. Reaktiossa vapautuu lisäksi neutroneita ja muita kevyempiä hiukkasia. Spallaatio eroaa fissiosta siten, että lopputuotoksena on useimmiten useita pienempiä ydinfragmentteja eikä vain kahdeksi suureksi osaksi jakautuminen. Törmäyksen aikana etenee usein monivaiheinen prosessi: ensin tapahtuu intranukleaarinen kaskadi, jota seuraa evaporatiiviset vaiheet, ja lopputuloksena syntyy useita erilaisia ydinfragmentteja.

Spallaatio esiintyy sekä luonnossa että teknologisissa sovelluksissa. Luonnossa kosmisen säteilyn hiukkaset törmäävät atomeihin ilmakehässä ja avaruudessa, mikä aiheuttaa spallaatioita ja kevyempien alkuaineiden syntyä. Teknologisesti spallaatio mahdollistaa suurten neutronivirtojen tuottamisen: korkeaenerginen protoni tai muu hadroni iskee raskaan kohteen, kuten lyijyn tai volframin, materiaaliin, ja vapautuu suuria määriä neutroneita. Näitä neutroneita käytetään tutkimukseen, materiaalitutkimukseen sekä radioisotooppien tuotantoon ja teollisiin sovelluksiin.

Spallation neutronilähteet ovat tärkeitä tutkimuslaitoksia, joissa tuotetaan voimakkaita neutronivirtoja. Esimerkkejä ovat European Spallation Source (ESS) sekä aiemmat järjestelmät Yhdysvalloissa ja muualla. Spallaatio liittyy myös astrofyysisiin ilmiöihin, kuten galaktisen kemian kehitykseen: kosmisen säteilyn spallaatio vaikuttaa kevyiden alkuaineiden tuotantoon.