Расщепление космических лучей - Cosmic ray spallation
| Нуклеосинтез |
|---|
 |
| похожие темы |
Расщепление космических лучей, также известный как x-процесс, представляет собой набор естественных ядерных реакций, вызывающих нуклеосинтез; это относится к формированию химические элементы от воздействия космические лучи на объекте. Космические лучи заряжены высокой энергией частицы из-за земной шар, начиная с протоны, альфа-частицы, и ядра многих более тяжелых элементов. Около 1% космических лучей также состоят из свободных электронов.
Космические лучи вызывают раскол когда частица луча (например, протон) сталкивается с иметь значение, включая другие космические лучи. Результатом столкновения является изгнание большого количества нуклоны (протоны и нейтроны) от объекта. Этот процесс происходит не только в глубоком космосе, но и в верхних слоях атмосферы и на поверхности земной коры (обычно в верхних десяти метрах) из-за продолжающегося воздействия космических лучей.
Процесс
Считается, что расщепление космических лучей является причиной изобилия во Вселенной некоторых легких элементов -литий, бериллий, и бор - а также изотоп гелий-3. Этот процесс (космогенный нуклеосинтез ) была обнаружена несколько случайно в 1970-х годах: модели Нуклеосинтез Большого взрыва предположил, что сумма дейтерий был слишком велик, чтобы соответствовать скорости расширения Вселенной, и поэтому был большой интерес к процессам, которые могли генерировать дейтерий после нуклеосинтеза Большого взрыва. Расщепление космических лучей было исследовано как возможный процесс образования дейтерия. Как оказалось, откол не мог произвести много дейтерия, но новые исследования расщепления показали, что этот процесс может генерировать литий, бериллий и бор; действительно, изотопы этих элементов чрезмерно представлены в ядрах космических лучей по сравнению с солнечной атмосферой (в то время как водород и гелий присутствуют в космических лучах примерно в изначальных соотношениях).
Рентгеновский процесс в космических лучах является основным средством нуклеосинтеза пяти стабильных изотопов лития, бериллия и бора.[1] Как протон-протонная цепная реакция не может выходить за рамки 4Он из-за несвязанный природа 5Он и 5Ли,[2] и тройной альфа-процесс пропускает все виды между 4Он и 12C эти элементы не образуются в основных реакциях звездный нуклеосинтез. Кроме того, ядра этих элементов (например, 7Li) относительно слабо связанный, что приводит к их быстрому разрушению в звездах и отсутствию значительного накопления. Таким образом, было постулировано, что другой процесс нуклеосинтеза, происходящий вне звезд, необходим для объяснения их существования во Вселенной. В настоящее время известно, что этот процесс происходит в космических лучах, где более низкая температура и плотность частиц благоприятствуют реакциям, приводящим к синтезу лития, бериллия и бора.[1]
Помимо вышеперечисленных световых элементов, тритий и изотопы из алюминий, углерод (углерод-14 ), фосфор (фосфор-32 ), хлор, йод и неон образуются в материалах солнечной системы в результате расщепления космических лучей и называются космогенные нуклиды. Поскольку они остаются в ловушке атмосферы или породы, в которой они образовались, некоторые из них могут быть очень полезны при датировании материалов по космогенное датирование радионуклидов, особенно в геологической сфере. При образовании космогенного нуклида a космический луч взаимодействует с ядро из на месте Солнечная система атом, вызывая расщепление космических лучей. Эти изотопы производятся в таких земных материалах, как горные породы или же почва, в Атмосфера Земли, и во внеземных предметах, таких как метеориты. Измеряя космогенные изотопы, ученые могут получить представление о ряде геологический и астрономический процессы. Есть оба радиоактивный и стабильный космогенные изотопы. Некоторые из хорошо известных природных радиоизотопов: тритий, углерод-14 и фосфор-32.
Время их образования определяет, будут ли нуклиды, образованные отщеплением космических лучей, называться изначальный или называются космогенный (нуклид не может принадлежать обоим классам). Считается, что стабильные нуклиды лития, бериллия и бора, обнаруженные на Земле, образовались в результате того же процесса, что и космогенные нуклиды, но в более раннее время в результате расщепления космических лучей, преимущественно до образования Солнечной системы, и поэтому они по определению первичные нуклиды и не космогенный. Напротив, радиоактивный нуклид бериллий-7 попадает в тот же диапазон легких элементов, но имеет слишком короткий период полураспада, чтобы он образовался до образования Солнечной системы, поэтому он не может быть первичным нуклидом. Поскольку путь расщепления космических лучей является наиболее вероятным источником бериллия-7 в окружающей среде, он является космогенным.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ а б Гринвуд и Эрншоу 1998, стр. 13–15.
- ^ Coc, A .; Olive, K. A .; Uzan, J.-P .; Вангиони, Э. (2012). «Вариация фундаментальных констант и роль А = 5 и А = 8 ядер на первичный нуклеосинтез ». Физический обзор D. 86 (4): 043529. arXiv:1206.1139. Дои:10.1103 / PhysRevD.86.043529. S2CID 119230483.
- Гринвуд, Н.; Эрншоу, А. (1998). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-3365-9.
дальнейшее чтение
- Meneguzzi, M .; Audouze, J .; Ривз, Х. (1971). «Производство элементов Li, Be, B галактическими космическими лучами в космосе и его связь с наблюдениями за звездами». Астрономия и астрофизика. 15: 337. Bibcode:1971A&A .... 15..337M.
внешняя ссылка
- Изотопный спектрометр Ray[постоянная мертвая ссылка ]
- Бумага университета Лидса[постоянная мертвая ссылка ], протокол 26-го МККК. (Ссылка вниз, январь 2011 г.)
- Распространение тяжелых космических лучей с использованием новых выражений сечения расщепления[постоянная мертвая ссылка ], протокол 26-го МККК. (Ссылка вниз, январь 2011 г.)
- Доказательства образования гелия и неона в результате расщепления космических лучей в вулканах