La photodésintégration est un processus physique qui se produit lorsque des rayons gamma avec des énergies massives frappent un noyau atomique et le séparent. De tout le spectre électromagnétique, les rayons gamma sont les plus énergétiques et ont également la longueur d’onde la plus courte, la taille d’un noyau atomique ou moins.
La photodésintégration provoque la fission nucléaire, la rupture des noyaux atomiques. C’est le même mécanisme qui provoque des réactions en chaîne dans les réacteurs nucléaires et les bombes nucléaires. Pour les éléments plus légers que le fer, la réaction consomme de l’énergie, et pour les éléments plus lourds, elle en libère. Les éléments plus légers que le fer nécessitent plus d’énergie pour se séparer que ce qui est libéré par cette rupture. L’énergie générée par la photodésintégration provient de la forte force nucléaire qui maintient ensemble les particules du noyau atomique.
Le processus de photodésintégration est un facteur majeur dans les supernovae impliquant des étoiles de 250 masses solaires ou plus, comme les étoiles primordiales de Population III qui ont été les premières à éclairer l’univers. Dans une étoile supermassive qui s’effondre, la température au centre est si élevée que des rayons gamma capables de photodésintégration sont produits. Parce que la grande majorité des éléments au cœur d’une telle étoile sont plus légers que le fer, la réaction absorbe de l’énergie, diminuant la pression au centre de l’étoile et la faisant s’effondrer dans un trou noir.
À des énergies plus basses, mais toujours extrêmement élevées, la photodésintégration ne fait qu’éliminer un ou deux protons ou neutrons du noyau. À des énergies plus élevées, le noyau entier se sépare, mais des énergies de plus en plus grandes sont nécessaires pour séparer les noyaux plus petits.
La photodésintégration n’a pas été étudiée par les scientifiques dans un contexte de laboratoire car les énergies nécessaires pour l’initier sont trop extrêmes. Peut-être que dans un futur lointain nous construirons un appareil expérimental permettant d’étudier de plus près la photodésintégration, mais jusque-là, les études théoriques semblent suffire.