El proceso Oppenheimer-Phillips o reacción de desprendimiento es un tipo de reacción nuclear inducida por deuterón . En este proceso, la mitad neutrónica de un deuterón energético (un isótopo estable del hidrógeno con un protón y un neutrón) se fusiona con un núcleo objetivo , transmutando el objetivo en un isótopo más pesado mientras expulsa un protón. Un ejemplo es la transmutación nuclear del carbono-12 al carbono-13 .
El proceso permite que se produzca una interacción nuclear a energías más bajas de las que cabría esperar a partir de un simple cálculo de la barrera de Coulomb entre un deuterón y un núcleo objetivo. Esto se debe a que, a medida que el deuterón se acerca al núcleo objetivo cargado positivamente, experimenta una polarización de carga en la que el "extremo del protón" se aleja del objetivo y el "extremo del neutrón" se dirige hacia el objetivo. La fusión se produce cuando la energía de enlace del neutrón y el núcleo objetivo supera la energía de enlace del propio deuterón; el protón que antes estaba en el deuterón es entonces repelido por el nuevo núcleo, más pesado. [1]
Una explicación de este efecto fue publicada por J. Robert Oppenheimer y Melba Phillips en 1935, considerando experimentos con el ciclotrón de Berkeley que mostraban que algunos elementos se volvían radiactivos bajo el bombardeo de deuterón. [2]
Durante el proceso OP, la carga positiva del deuterón se polariza espacialmente y se concentra preferentemente en un extremo de la distribución de densidad del deuterón , nominalmente, el "extremo del protón". A medida que el deuterón se acerca al núcleo objetivo, la carga positiva es repelida por el campo electrostático hasta que, suponiendo que la energía incidente no sea suficiente para superar la barrera, el "extremo del protón" se acerca a una distancia mínima después de haber escalado la barrera de Coulomb lo más lejos que puede. Si el "extremo del neutrón" está lo suficientemente cerca como para que la fuerza nuclear fuerte , que solo opera en distancias muy cortas, supere la fuerza electrostática repulsiva en el "extremo del protón", puede comenzar la fusión de un neutrón con el núcleo objetivo. La reacción se desarrolla de la siguiente manera:
En el proceso OP, cuando el neutrón se fusiona con el núcleo objetivo, la fuerza de unión del deuterón atrae el "extremo del protón" más cerca de lo que un protón desnudo podría haberse acercado por sí solo, lo que aumenta la energía potencial de la carga positiva. Cuando se captura un neutrón, se extrae un protón del complejo y se lo expulsa. El protón en este punto puede llevarse más que la energía cinética incidente del deuterón, ya que se ha acercado al núcleo objetivo más de lo que es posible para un protón aislado con la misma energía incidente. En tales casos, el núcleo transmutado queda en un estado de energía como si se hubiera fusionado con un neutrón de energía cinética negativa . Existe un límite superior de cuánta energía puede expulsarse el protón, establecido por el estado fundamental del núcleo hijo. [1] [3]