Spallaatiossa

Spallaatio on ydinreaktio, jossa korkeaenerginen hiukkanen iskee raskaaseen ytimeen ja saa aikaan sen hajottamisen useiksi kevyemmiksi ydinfragmentteiksi sekä vapautuvia neutroneita ja muita pienempiä partikkel fragmentteja. Projektileerin energian on tyypillisesti geV-luokkaa, ja lopputuotteina syntyy yleensä lukuisia kevyempiä isotooppeja sekä vapautuneita neutroneita.

Mekaniikka: Spallaatio etenee tavallisesti kahdessa vaiheessa. Ensin tapahtuu nopea intranukleaarinen hajaannus (cascade), jossa energia siirtyy ytimeen ja irtoaa useita osia sekä pienempiä neutroneita ja protoneita. Tämän jälkeen jäljelle jäänyt ydin de-exitoituu vapauttaen lisää neutroneita, protoneita, alfa-ytimiä ja gamma-säteilyä. Lopullisia tuotteita ovat usein suuri kirjo erilaisia isotooppeja sekä runsaasti vapaita neutroneita. Reaktion todennäköisyydet riippuvat projektileetin energia- ja ydinmassasta sekä kohdemateriaalin ominaisuuksista.

Sovellukset: Spallaatio on keskeinen prosessi spallation-neutronilähteissä, joita käytetään materiaalitutkimuksessa, lääketieteellisissä isotooppien tuotannoissa sekä perinteisten neutronien tuottamisessa. Lisäksi kosmisen säteilyn spallaatio muodostaa Li-, Be- ja B-kantaisia alkuaineita sekä muita kevyitä isotooppeja ilmakehässä ja avaruudessa. Spallaatio on tärkeä osa sekä ydinfysiikan teoriakappaleita että soveltavaa tutkimusta, kuten energian tuotantoa ja jätteen transmutointia koskevia malleja.

Teoria ja simulointi: Spallaatio mallinnetaan usein intranukleaarisilla cascadi- ja evaporatiivisilla malleilla. Useat ohjelmistot yhdistävät nämä vaiheet toteuttaakseen ennustuksia reaktioista ja tuotetuista isotoopeista.