우주선 파쇄
Cosmic ray spallation| 핵합성 |
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| 관련 토픽 |
X-과정으로도 알려진 우주선 파쇄는 핵합성을 일으키는 자연적으로 발생하는 핵반응의 집합이다; 이것은 우주선이 물체에 충돌하여 화학원소가 형성되는 것을 말한다.우주선은 양성자, 알파 입자, 그리고 많은 무거운 원소의 핵으로부터 지구 밖에서 온 매우 에너지 넘치는 하전 입자입니다.우주선의 약 1%는 자유 전자로도 구성되어 있다.
우주선은 광선 입자(예: 양성자)가 다른 우주선을 포함한 물질과 충돌할 때 파쇄를 일으킨다.충돌의 결과로 충돌한 물체에서 입자(원자, 중성자 및 알파 입자)가 제외됩니다.이 과정은 우주선의 지속적인 충격으로 인해 깊은 우주 공간뿐만 아니라 지구의 상층 대기와 지각 표면(일반적으로 상층 10미터)에서도 진행됩니다.
프로세스
우주선의 파쇄는 헬륨-3 동위원소뿐만 아니라 일부 가벼운 원소들(리튬, 베릴륨, 붕소)이 우주에 풍부하게 존재하는 원인으로 생각됩니다.이 과정 (우주 핵합성)은 1970년대에 우연히 발견되었다: 빅뱅 핵합성 모델은 중수소의 양이 우주의 팽창 속도와 일치하기엔 너무 크다는 것을 암시했고, 따라서 빅뱅 핵합성 이후 중수소를 생성할 수 있는 과정에 큰 관심이 있었다.합성우주선의 파쇄는 중수소를 생성하기 위한 가능한 과정으로 조사되었다.밝혀진 바와 같이, 파쇄는 많은 중수소를 발생시킬 수 없었지만, 파쇄의 새로운 연구는 이 과정이 리튬, 베릴륨, 붕소를 발생시킬 수 있다는 것을 보여주었다; 사실, 이러한 원소들의 동위원소는 태양 대기(수소와 헬륨이 원시 비율로 존재하는 곳)와 비교하여 우주선 핵에 지나치게 표현되어 있다.(우주의 광선으로)
우주선 파쇄의 예로는 중성자가 지구 대기 중 질소-14 핵에 부딪혀 양성자, 알파 입자, 그리고 결국 붕소-10으로 분해되는 베릴륨-10 핵을 들 수 있다.또는 양성자가 산소-16에 부딪혀 두 개의 양성자와 중성자, 그리고 다시 알파 입자와 베릴륨-10 핵을 생성할 수 있습니다.붕소는 직접 만들 수도 있습니다.베릴륨과 붕소는 [1]비에 의해 땅으로 떨어진다.우주선 파쇄에 의해 생성된 핵종의 목록은 우주 생성 핵종을 참조하십시오.
우주선의 X- 과정은 리튬, 베릴륨, [2]붕소의 5가지 안정 동위원소에 대한 핵 합성의 주요 수단이다.양성자-양성자 연쇄 반응은 He와 [3]Li의 결합 특성으로 인해 He를 넘어갈 수 없으며, 삼중 알파 과정이 He와 C 사이의 모든 종을 건너뛰기 때문에, 이러한 원소들은 항성 핵합성의 주요 반응에서 생성되지 않는다.또한, Li와 같은 원소들의 핵은 상대적으로 약하게 결합되어 있으며, 새로운 이론은 Li가 주로 새로운 [4]붕괴에서 생성된다는 것을 시사하지만 별에서 빠르게 파괴되고 유의한 축적을 일으키지 않는다.따라서 우주에서 별들의 존재를 설명하기 위해서는 별 밖에서 일어나는 또 다른 핵합성 과정이 필요하다고 가정했다.이 과정은 낮은 온도와 입자 밀도가 리튬, 베릴륨, [2]붕소의 합성으로 이어지는 반응을 선호하는 우주선에서 일어나는 것으로 알려져 있습니다.
상기 경원소 외에 알루미늄, 탄소(14), 인(인-32), 염소, 요오드 및 네온의 삼중수소 및 동위원소가 우주선 파쇄를 통해 태양계 물질 내에 형성되며, 이를 우주원성 핵종이라고 한다.그것들이 형성된 대기나 암석에 갇혀 있기 때문에, 어떤 것들은 우주 생성 방사성핵종 연대 측정, 특히 지질 분야에서 물질의 연대에 매우 유용할 수 있다.우주 생성 핵종을 형성할 때, 우주선은 위치에 있는 태양계 원자의 핵과 상호작용하여 우주선 파쇄를 일으킨다.이 동위원소들은 암석이나 토양과 같은 지구 물질, 지구의 대기권, 그리고 운석과 같은 외계 물질에서 생산된다.우주 생성 동위원소를 측정함으로써 과학자들은 다양한 지질학적, 천문학적 과정에 대한 통찰력을 얻을 수 있다.방사성 동위원소와 안정적인 우주 생성 동위원소가 모두 있다.잘 알려진 자연 발생 방사성 동위원소 중 일부는 삼중수소, 탄소-14, 인-32이다.
그 형성 시기에 따라 우주선 파쇄에 의해 형성된 핵종이 원시핵종인지 우주원성핵종인지(핵종은 두 부류에 모두 속할 수 없다.지구에서 발견된 리튬, 베릴륨, 붕소의 안정적인 핵종은 우주 생성 핵종과 같은 과정을 거쳐 형성되었지만 태양계가 형성되기 전에 우주선 파쇄에서 더 이른 시기에 형성되었다고 생각되며, 따라서 정의상 원시 핵종이며 우주 생성은 아니다.반면 방사성핵종 베릴륨-7은 같은 경원소 범위에 속하지만 태양계가 형성되기 전에 형성되기에는 반감기가 너무 짧기 때문에 원시핵종이 될 수 없다.우주선의 파쇄 경로는 환경에서 베릴륨-7의 가장 가능성이 높은 원천이기 때문에 우주 생성이다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Sapphire Lally (Jul 24, 2021). "How is gold made? The mysterious cosmic origins of heavy elements". New Scientist.
- ^ a b 그린우드 & 언쇼 1998, 13-15페이지
- ^ Coc, A.; Olive, K. A.; Uzan, J.-P.; Vangioni, E. (2012). "Variation of fundamental constants and the role of A = 5 and A = 8 nuclei on primordial nucleosynthesis". Physical Review D. 86 (4): 043529. arXiv:1206.1139. doi:10.1103/PhysRevD.86.043529. S2CID 119230483.
- ^ Starrfield, Sumner (27 May 2020). "Carbon–Oxygen Classical Novae Are Galactic 7Li Producers as well as Potential Supernova Ia Progenitors". The Astrophysical Journal. 895 (1). Retrieved 15 March 2021.
- Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1998). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.
추가 정보
- Meneguzzi, M.; Audouze, J.; Reeves, H. (1971). "The production of the elements Li, Be, B by galactic cosmic rays in space and its relation with stellar observations". Astronomy and Astrophysics. 15: 337. Bibcode:1971A&A....15..337M.
외부 링크
- 광선 동위원소 분광계[영구 데드링크]
- 리즈[permanent dead link] 대학의 논문, 제26회 ICRC의 진행.(Link down, 2011년 1월)
- 새로운 파쇄 단면식을[permanent dead link] 이용한 무거운 우주선의 전파, 제26차 ICRC의 진행.(Link down, 2011년 1월)
- 화산에서 발견된 헬륨과 네온의 우주선 파쇄 생성의 증거
