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Spallation


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Spallation (von engl. to spall "abspalten") ist eine nichtelastische Wechselwirkung eines mit einem Projektil ( Neutron Proton einem anderen Kern oder einem Elementarteilchen ) hoher kinetischer Energie (> 100  MeV ).

Die Spallationsreaktion läuft dabei zweistufig ab. Projektil wechselwirkt dabei zunächst mit den einzelnen Nukleonen des Targetkerns die ihrerseit wieder mit Nukleonen wechselwirken so dass eine Teilchenkaskade innerhalb Targetkerns entsteht. Einige dieser Protonen und Neutronen dabei den Targetkern mit Energien bis zur Energie des Projektils. Die Hauptrichtung der emittierten fällt mit der Richtung des Projektils zusammen. Projektilenergien grösser als 400 MeV können auch Pionen erzeugt werden.

Zurück bleibt ein hochangeregter Restkern in die kinetische Energie statistisch gleichmässig über alle verteilt ist. Die zweite Stufe der Spallationsreaktion dann aus dem "Abdampfen" von Neutronen und - weniger häufig auch von α-Teilchen und anderen Kernfragmenten - vom Targetkern. Nukleonen haben Energien bis zu 10 MeV eine isotrope Winkelverteilung. Der verbleibende Kern ist allgemeinen radioaktiv.

Die erste Reaktionsstufe dauert etwa 10 -22 Sekunden. Das ist die Zeit welches Projektil zum Durchlaufen des Kerns benötigt. Die Stufe dauert etwa 10 -16 Sekunden.

In der Natur kommen Spallationreaktionen z.B. bei der Wechselwirkung Kosmischen Strahlung mit interstellarer oder interplanetarer Materie vor. kann etwa durch Messung der Häufigkeit von Spallation entstandenen Reaktionprodukten z.B bestimmte Edelgasisotope in deren Bestrahlungsalter bestimmt werden. Technisch wird die Spallation Spallationsneutronenquellen zur Erzeugung von Neutronen genutzt was Alternative zu deren üblichen Erzeugung in Forschungsreaktoren kann.

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