Kozmik ışın patlaması - Cosmic ray spallation

nükleosentez
Wpdms fizik proton zinciri 1.svg
İlgili konular

X süreci olarak da bilinen kozmik ışın parçalanması , nükleosenteze neden olan doğal olarak meydana gelen bir dizi nükleer reaksiyondur ; kozmik ışınların bir nesne üzerindeki etkisinden kimyasal elementlerin oluşumunu ifade eder . Kozmik ışınlar, protonlardan , alfa parçacıklarına ve birçok ağır elementin çekirdeğine kadar değişen, Dünya'nın ötesinden gelen yüksek enerjili yüklü parçacıklardır . Kozmik ışınların yaklaşık %1'i de serbest elektronlardan oluşur.

Kozmik ışınlar , bir ışın parçacığı (örneğin bir proton) diğer kozmik ışınlar da dahil olmak üzere maddeye çarptığında parçalanmaya neden olur . Çarpışmanın sonucu, parçacıkların (protonlar, nötronlar ve alfa parçacıkları ) çarptığı nesneden atılmasıdır . Bu süreç sadece derin uzayda değil, aynı zamanda kozmik ışınların süregelen etkisi nedeniyle Dünya'nın üst atmosferinde ve kabuk yüzeyinde (tipik olarak üst on metrede) devam eder.

Süreç

Elementlerin – kozmik ışın parçalanması dahil – kökenlerini gösteren periyodik tablonun bir versiyonu . 103'ün üzerindeki tüm elementler ( lavrensiyum ) aynı zamanda insan yapımıdır ve dahil değildir.

Evrendeki bazı hafif elementlerin ( lityum , berilyum ve bor) yanı sıra izotop helyum-3'ün bolluğundan kozmik ışın parçalanmasının sorumlu olduğu düşünülmektedir . Bu süreç (kozmojenik nükleosentez ) 1970'lerde bir şekilde tesadüfen keşfedildi: Big Bang nükleosentez modelleri, döteryum miktarının evrenin genişleme hızıyla tutarlı olamayacak kadar büyük olduğunu ve bu nedenle Big Bang nükleosentezinden sonra döteryum. Kozmik ışın parçalanması, döteryum üretmek için olası bir süreç olarak araştırıldı. Görünüşe göre, parçalanma çok fazla döteryum üretemedi, ancak yeni parçalanma çalışmaları, bu sürecin lityum, berilyum ve bor üretebileceğini gösterdi; aslında, bu elementlerin izotopları, güneş atmosferleriyle karşılaştırıldığında kozmik ışın çekirdeklerinde aşırı temsil edilir (oysa hidrojen ve helyum kozmik ışınlarda yaklaşık ilkel oranlarda bulunur).

Kozmik ışın parçalanmasının bir örneği, dünya atmosferinde bir nitrojen-14 çekirdeğine çarpan bir nötron, bir proton, bir alfa parçacığı ve sonunda bor-10'a bozunan bir berilyum-10 çekirdeği verir. Veya bir proton oksijen-16'ya çarparak iki proton, bir nötron ve yine bir alfa parçacığı ve bir berilyum-10 çekirdeği verebilir. Bor doğrudan da oluşturulabilir. Berilyum ve bor yağmurla yeryüzüne iner. Bkz kozmojenik nüklit kozmik ışın ufalanmanın tarafından üretilen nüklitlerin listesi için.

Kozmik ışınlardaki x süreci, beş kararlı lityum, berilyum ve bor izotopu için birincil nükleosentez aracıdır. Olarak bir proton-proton zincir reaksiyonu ötesine devam edemez 4 nedeniyle He bağlanmamış doğası 5 O ve 5 Li ve üç alfa işlemi arasındaki tüm türler üzerinde atlama 4 O ve 12 ° C, bu elemanlar ana reaksiyonlarda üretilmemektedir yıldız nükleosentez . Ek olarak, bu elementlerin çekirdekleri (örneğin 7 Li) nispeten zayıf bir şekilde bağlıdır , bu da onların yıldızlarda hızlı bir şekilde yok olmasına ve önemli bir birikim olmamasına neden olur, ancak yeni teori 7 Li'nin esas olarak nova patlamalarında üretildiğini öne sürer . Böylece yıldızların dışında meydana gelen başka bir nükleosentez sürecinin, onların evrendeki varlıklarını açıklamak için gerekli olduğu varsayıldı. Bu sürecin, daha düşük sıcaklık ve parçacık yoğunluğunun lityum, berilyum ve bor sentezine yol açan reaksiyonları desteklediği kozmik ışınlarda meydana geldiği artık bilinmektedir.

Işık elemanları Yukarıdakilere ek olarak trityum ve izotoplar arasında alüminyum , karbon ( C-14 ), fosfor ( fosfor-32 ), klor , iyot ve neon kozmik ışın ufalanmasının yoluyla solar sistem malzemeleri içinde oluşturulmaktadır ve adlandırılır kozmojenik nüklidlerin . Oluştukları atmosferde veya kayada sıkışıp kaldıkları için bazıları , özellikle jeolojik alanda, kozmojenik radyonüklid tarihleme ile malzemelerin tarihlenmesinde çok faydalı olabilir . Kozmik bir nüklidin oluşumunda, bir kozmik ışın , bir in situ güneş sistemi atomunun çekirdeği ile etkileşir ve kozmik ışın parçalanmasına neden olur. Bu izotoplar, kayalar veya toprak gibi toprak malzemeleri içinde , Dünya atmosferinde ve meteoritler gibi dünya dışı maddelerde üretilir . Bilim adamları, kozmojenik izotopları ölçerek, bir dizi jeolojik ve astronomik süreç hakkında fikir edinebilirler . Her iki vardır radyoaktif ve istikrarlı kozmojenik izotopları. İyi bilinen doğal olarak oluşan radyoizotoplardan bazıları trityum , karbon-14 ve fosfor-32'dir .

Oluşumlarının zamanlaması, kozmik ışın parçalanmasıyla oluşturulan nüklidlerin ilkel mi yoksa kozmojenik mi (bir nüklid her iki sınıfa ait olamaz) olarak mı adlandırılacağını belirler . Dünya'da bulunan kararlı lityum, berilyum ve bor nüklidlerinin, kozmojenik nüklidlerle aynı süreçle, ancak daha erken bir zamanda, ağırlıklı olarak güneş sisteminin oluşumundan önce kozmik ışın spallasyonunda oluşturuldukları ve bu nedenle tanım gereği ilkel oldukları düşünülmektedir. nüklidler ve kozmojenik değil. Buna karşılık, radyoaktif nüklid berilyum-7 aynı ışık elementi aralığına girer ancak yarı ömrü güneş sisteminin oluşumundan önce oluşamayacak kadar kısadır, dolayısıyla ilkel bir nüklid olamaz. Kozmik ışın parçalanma yolu, çevredeki en olası berilyum-7 kaynağı olduğundan, bu nedenle kozmojeniktir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar