પ્રકાશ-વિઘટન (photo-disintegration) : શક્તિશાળી γ–કિરણો (ફોટૉન) વડે લક્ષ્યતત્વ (target) ઉપર પ્રતાડન કરતાં, લક્ષ્યતત્વની નાભિ(nucleus)ના વિઘટનની થતી પ્રક્રિયા. આ પ્રક્રિયા પ્રકાશવિદ્યુત-અસર સાથે સામ્ય ધરાવતી હોવાથી તેને પ્રકાશ-નાભિ-અસર (photonuclear effect) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. પ્રકાશ વિઘટનની ઘટનામાં મોટેભાગે ન્યુટ્રૉન ઉત્સર્જન પામતા હોય છે. જો જનિત તત્વની નાભિ અસ્થાયી હોય તો તે રેડિયો-સક્રિયતા દર્શાવે છે અને મોટેભાગે પૉઝિટ્રૉનનું ઉત્સર્જન કરી સ્થાયી બને છે.
પ્રકાશ-વિઘટનની ઘટના સૌપ્રથમ ચેડવિક અને ગોલ્ડહેબર નામના વૈજ્ઞાનિકોએ ઈ. સ. 1934માં શોધી. તેમણે કરેલા પ્રયોગમાં ડ્યુટરોન વાયુ પર Thc11 (થોરિયમ)માંથી મળતાં શક્તિશાળી γ–કિરણોનો આપાત થતાં પ્રકાશ-વિઘટનને લીધે ડ્યુટરોનની નાભિનું પ્રોટૉન અને ન્યૂટ્રૉનમાં વિભાજન થાય છે.
પ્રક્રિયા સાથે સંકળાયેલા ઘટકોના દ્રવ્યમાનની ગણતરી કરતાં પ્રક્રિયાને અંતે 0.00234 amu જેટલા દ્રવ્યમાનની ઘટ (mass-defect) પડે છે. આ ઘટ E = mc2 સૂત્ર અનુસાર, 2.178 MeV ઊર્જાને સમતુલ્ય હોય છે. Qનું ઋણ મૂલ્ય મળે છે, જે ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયાનું સૂચક છે.
આપાત γ–કિરણોની ઊર્જા, ઉત્સર્જન પામતા કણની લક્ષ્યતત્વની નાભિમાં તેની બંધન-ઊર્જા કરતાં વધુ હોય તો જ પ્રકાશ-વિઘટન થઈ શકે છે. સતત વધતા ક્રમમાં ચલ-ઊર્જા ધરાવતાં γ–કિરણો વડે પ્રતાડન કરતાં તેના જે મૂલ્ય માટે પ્રકાશ-વિઘટન-પ્રક્રિયાનો પ્રારંભ થાય તેને સીમાંકિત ઊર્જા (threshold energy) કહે છે. સીમાંકિત ઊર્જાનું મૂલ્ય ઉત્સર્જન પામતા કણની લક્ષ્ય-નાભિમાં બંધન-ઊર્જા જેટલું હોય છે. બેથે અને પર્લ્સે દર્શાવ્યું કે આપાત γ–કિરણોની ઊર્જા, લક્ષ્યતત્વના નાભિની બંધન-ઊર્જા કરતાં લગભગ બેગણી હોય ત્યારે પ્રકાશ-વિઘટનની સંભાવના મહત્તમ હોય છે. વળી, આ પ્રક્રિયામાં લક્ષ્ય-નાભિનો આડછેદ (cross section) 10–27 સેમી2ના ક્રમમાં હોય છે. આડછેદનું આ મૂલ્ય ઘણું નાનું કહી શકાય. તેમ છતાં γ–કિરણોની તીવ્ર વિભેદન-ઊર્જાને લીધે લક્ષ્ય-તત્વની ઘણી નાભિ પ્રકાશ-વિઘટન- પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે.
ઝિલાર્ડ અને ચામર્સ નામના વૈજ્ઞાનિકોએ તે જ અરસામાં બેરિલિયમ વડે મળતી પ્રકાશ-વિઘટનની ઘટના શોધી.
આ પ્રક્રિયા માટે સીમાંકિત ઊર્જાનું મૂલ્ય 1.69 MeV મળે છે.
સૈદ્ધાંતિક રીતે કોઈ પણ તત્વની નાભિ પ્રકાશ-વિઘટન પામી શકે. પરંતુ ભારે પરમાણુભાર ધરાવતા નાભિના વિઘટન માટે આપાત પ્રકાશકિરણો ખૂબ જ શક્તિશાળી હોવાં જોઈએ. લિથિયમ પર પ્રોટૉનનું પ્રતાડન કરતાં 17.5 MeV જેટલાં શક્તિશાળી γ–કિરણો ઉદભવે છે. આધુનિક બીટાટ્રૉન વડે 100 MeV જેટલાં શક્તિશાળી γ–કિરણો ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, જેમના ઉપયોગ દ્વારા આવર્તક-કોષ્ટકમાંનાં બધાં જ તત્વોની નાભિના પ્રકાશ-વિઘટનના અભ્યાસની ક્ષિતિજો ખૂલી છે.
હબ્બર અને તેમના સાથીઓએ ઈ. સ. 1944માં પ્રાયોગિક રીતે દર્શાવ્યું કે પ્રકાશ-વિઘટન-પ્રક્રિયામાં ન્યૂટ્રૉનને બદલે પ્રોટૉનનું ઉત્સર્જન પણ થઈ શકે છે.
ખૂબ જ શક્તિશાળી આપાત કિરણો વડે પ્રકાશ-વિઘટન કરતાં કેટલાક કિસ્સામાં એક કરતાં વધુ કણોનું ઉત્સર્જન પણ થઈ શકે છે.
પ્રકાશ-વિઘટન-પ્રક્રિયા વડે સીમાંકિત ઊર્જાનું મૂલ્ય ચોકસાઈપૂર્વક નક્કી કરી શકાય છે, જે વાસ્તવમાં ઉત્સર્જન પામતા કણની લક્ષ્યતત્વની નાભિમાંની બંધન-ઊર્જા દર્શાવે છે.
બેલ્ડવિન અને કૉચ નામના વૈજ્ઞાનિકોએ બીટાટ્રૉનમાંથી મળતાં λ-કિરણો વડે કાર્બનથી માંડી સિલ્વર સુધીની કેટલીક લક્ષ્યનાભિ માટે પ્રકાશ-વિઘટન-પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ કરી, સીમાંકિત ઊર્જાનાં મૂલ્યો શોધ્યાં જે નીચે પ્રમાણે છે.
તત્વ C12 N14 O16 Fe54 Cu62 Zn64 Mo Ag
સીમાંકિત
ઊર્જા 19.0 11.1 16.3 14.2 11.0 11.6 13.5 9.0
MeV
અન્ય રીત વડે મેળવેલાં સીમાંકિત ઊર્જાનાં મૂલ્યો સાથે ઉપર્યુક્ત મૂલ્યો ઘણું સામ્ય ધરાવે છે.
શશીધર ગોપેશ્વર ત્રિવેદી
કિશોર પોરિયા