La fotodisintegrazione è un processo fisico che si verifica quando i raggi gamma con energie massicce colpiscono un nucleo atomico e lo dividono. Di tutto lo spettro elettromagnetico, i raggi gamma sono i più energetici e hanno anche la lunghezza d’onda più corta, la dimensione di un nucleo atomico o meno.
La fotodisintegrazione provoca la fissione nucleare, la rottura dei nuclei atomici. Questo è lo stesso meccanismo che provoca reazioni a catena nei reattori nucleari e nelle bombe nucleari. Per elementi più leggeri del ferro, la reazione consuma energia e per elementi più pesanti, la rilascia. Gli elementi più leggeri del ferro richiedono più energia per rompersi rispetto a quella rilasciata da quella rottura. L’energia generata dalla fotodisintegrazione deriva dalla forte forza nucleare che tiene insieme le particelle nel nucleo atomico.
Il processo di fotodisintegrazione è un fattore importante nelle supernovae che coinvolgono stelle con 250 o più masse solari, come le stelle primordiali della Popolazione III che furono le prime ad illuminare l’universo. In una stella supermassiccia che collassa, la temperatura al centro è così grande che vengono prodotti raggi gamma capaci di fotodisintegrazione. Poiché la stragrande maggioranza degli elementi al centro di tale stella è più leggera del ferro, la reazione assorbe energia, diminuendo la pressione al centro della stella e facendola collassare in un buco nero.
A energie più basse, ma ancora estremamente elevate, la fotodisintegrazione elimina semplicemente uno o due protoni o neutroni dal nucleo. A energie più elevate, l’intero nucleo si divide, ma sono necessarie energie sempre maggiori per dividere i nuclei più piccoli.
La fotodisintegrazione non è stata studiata dagli scienziati in un contesto di laboratorio perché le energie necessarie per avviarla sono troppo estreme. Forse in un futuro lontano costruiremo un apparato sperimentale che permetta lo studio più approfondito della fotodisintegrazione, ma fino ad allora gli studi teorici sembrano essere sufficienti.