સમુત્ખંડન (spallation)

સમુત્ખંડન (spallation) : લક્ષ્ય (target) ઉપર અતિ ઉચ્ચ ઊર્જાવાળા કણોનો મારો કરવાથી સંખ્યાબંધ ન્યૂક્લિયૉન અને અન્ય કણોના ઉત્સર્જન સાથે ઉદ્ભવતી ખાસ પ્રબળ ન્યૂક્લિયર-પ્રક્રિયા. સાદી ન્યૂક્લિયર-પ્રક્રિયાઓમાં ન્યૂક્લિયસ વચ્ચે ન્યૂક્લિયૉનની આપ-લે થતી હોય છે. આવી સાદી પ્રક્રિયાઓની સાપેક્ષે સમુત્ખંડન એ અતિ ઉચ્ચ આપાત-ઊર્જાએ થતી તીવ્ર ન્યૂક્લિયર-પ્રક્રિયા છે. અણીવાળા સાંકડા કક્ષમાં 7200 MeV ઊર્જાવાળી આર્ગન ન્યૂક્લિયસ(18 પ્રોટૉન અને 22 ન્યૂટ્રૉન)નો લેડ ન્યૂક્લિયસ (82 પ્રોટૉન અને 126 ન્યૂટ્રૉન) પર મારો કરતાં આત્યંતિક સમુત્ખંડન-પ્રક્રિયા પેદા થાય છે. ઉત્સર્જિત થતા વિદ્યુતભારિત કણો વાયુમાં વિદ્યુત-વિભારના પથ (ટ્રૅક) જેવા દેખાય છે. આ ઉદાહરણમાં ન્યૂક્લિયસ દેખીતી રીતે સંપૂર્ણપણે વ્યક્તિગત ન્યૂક્લિયૉનમાં વીખરાઈ જાય છે.

ઉચ્ચ ઊર્જાવાળા પ્રોટૉન જેવા હલકા કણો વડે પણ સમુત્ખંડન પ્રેરિત કરી શકાય છે. આવું સમુત્ખંડન, કોઈ પણ કારણસર, ઓછું તીવ્ર હોય છે અને તેમાં 3થી 10 જેટલા ઓછા કણો પેદા થતા હોય છે. મોટેભાગે અંતિમ કણો ન્યૂટ્રૉન, પ્રોટૉન અને આલ્ફા જેવા હોય છે. કેટલીક વખત લિથિયમ અને કાર્બન જેવા ભારે ટુકડાઓ (fragments) પણ મળતા હોય છે.

સમુત્ખંડનની પ્રક્રિયામાં આપાત-ઊર્જાનું કેવી રીતે સંચારણ થાય છે તે બાબતની ક્રિયાવિધિ (mechanism) હજુ સ્પષ્ટ થઈ નથી. દ્રવ્યનાં બીજાં સ્વરૂપોમાં જે રીતે ટુકડા થાય છે તેની સાથે સરખાવી શકાય. લાખ જેવા નરમ લોંદાને હળવો આઘાત આપતાં તેના આકારમાં વિકૃતિ પેદા થાય છે; પણ તેના ઉપર સખત જોરદાર ફટકો મારતાં જેમ કાચના ભુક્કા થઈ જાય તેમ વીખરાઈ જાય છે. ન્યૂક્લિયૉનદીઠ થોડાક MeV ઊર્જા વડે ન્યૂક્લિયસમાં ભંગાણ પડે છે. ન્યૂક્લિયર દ્રવ્યનું તનન-સામર્થ્ય (tensile strength) માપવા માટે આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે. એવું પણ સૂચિત કરવામાં આવ્યું છે કે સમુત્ખંડનનો ભંગાર ન્યૂક્લિયસની ઉચ્ચ ઘનતા અને તેમાંના આઘાત-તરંગોની માહિતી આપે છે. વિશ્વમાં તત્ત્વોની વિપુલતા નક્કી કરવા માટે સમુત્ખંડનની ઘટના મહત્ત્વનો ભાગ ભજવે છે.

ખાસ કરીને તારાવિશ્ર્વોનાં કૉસ્મિક કિરણો વડે આંતરતારાકીય (intersteller) વાયુના સમુત્ખંડનથી 6Li, 9Be, ¹⁰B અને ¹¹B સર્જાય છે. આવી ન્યૂક્લિયસ કાર્બન, ઑક્સિજન અને સિલિકોન જેવી વિપુલ જથ્થામાં મળતી ન્યૂક્લિયસ સાથે સંધાન કરે છે.

આનંદ પ્ર. પટેલ