การแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิก

การแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิก (อังกฤษ: Cosmic ray spallation) เป็นรูปแบบหนึ่งของนิวเคลียร์ฟิชชันและการสังเคราะห์นิวเคลียสที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ มันหมายถึงการก่อตัวขององค์ประกอบจากการกระทบกันของรังสีคอสมิคบนวัตถุ รังสีคอสมิกเป็นอนุภาคที่มีประจุพลังงานสูงจากนอกโลกมีขนาดตั้งแต่โปรตอน, อนุภาคแอลฟา, และนิวเคลียสของธาตุที่หนักกว่าหลายอย่าง ประมาณ 1% ของรังสีคอสมิกยังประกอบด้วยอิเล็กตรอนอิสระหลายตัวอีกด้วย

รังสีคอสมิกทำให้เกิดการแตกเป็นเสี่ยงเมื่ออนุภาคที่เป็นรังสี (เช่นโปรตอน) กระทบกับสสาร รวมถึงรังสีคอสมิกอื่น ๆ ผลจากการปะทะกันเป็นการขับไล่จำนวนมากของนิวคลีออน (โปรตอนและนิวตรอน) ให้ไปจากวัตถุที่ถูกโจมตี กระบวนการนีเกิดขึ้นไม่แต่เพียงในอวกาศที่ลึกเท่านั้น แต่ในบรรยากาศชั้นบนของโลกและพื้นผิวเปลือกโลก (ปกติสูงกว่าสิบเมตร) เนื่องจากผลกระทบอย่างต่อเนื่องของรังสีคอสมิก

การแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิกถูกพิจารณาว่าเป็นผู้รับผิดชอบต่อความอุดมสมบูรณ์ในจักรวาลขององค์ประกอบเบาบางอย่างเช่นลิเธียม, เบริลเลียม, และโบรอน กระบวนการนี​​้ (การสังเคราะห์นิวเคลียสโดยรังสีคอสมิก (อังกฤษ: cosmogenic nucleosynthesis)) ถูกค้นพบโดยอุบัติเหตุในช่วงทศวรรษที่ 1970: แบบจำลองของบิกแบงนิวคลีโอซินทีสิสแนะนำว่าปริมาณของดิวเทอเรียมมีขนาดใหญ่เกินกว่าที่จะสอดคล้องกับอัตราการขยายตัวของจักรวาล เพราะฉะนั้น จึงมีความสนใจอย่างมากในกระบวนการที่สามารถสร้างดิวเทอเรียมหลังจากบิกแบงนิวคลีโอซินทีสิส. การแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิกถูกตรวจสอบว่าเป็นกระบวนการที่เป็นไปได้ในการสร้างดิวเทอเรียม เมื่อมันสรุปออกมา การแตกเป็นเสี่ยงไม่สามารถสร้างดิวเทอเรียมได้มากและไม่สามารถทำการสังเคราะห์นิวเคลียสในดวงดาวได้[citation needed] อย่างไรก็ตามการศึกษาครั้งใหม่ของการแตกเป็นเสี่ยงได้แสดงให้เห็นว่ากระบวนการนี​​้สามารถสร้างลิเธียม, เบริลเลียมและโบรอนได้และแน่นอนไอโซโทปเหล่านี้มีมากกว่าที่แสดงอยู่ในนิวเคลียสของรังสีคอสมิกเมื่อเปรียบเทียบกับบรรยากาศของดวงอาทิตย์ (ในขณะที่ไฮโดรเจนและฮีเลียมมีอยู่ในอัตราส่วนประมาณดั่งเดิมในรังสีคอสมิก)

เวอร์ชันหนึ่งของตารางธาตุที่ระบุต้นกำเนิด - รวมทั้งการแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิก - ขององค์ประกอบ องค์ประกอบทั้งหมดที่สูงกว่า 103 (ลอว์เรนเซียม) เป็นแบบมนุษย์สร้างขึ้นและจะไม่รวมอยู่ในตารางนี้

นอกจากองค์ประกอบเบาดังกล่าวข้างต้น ทริเทียมและไอโซโทปของอลูมิเนียม, คาร์บอน (คาร์บอน-14), คลอรีน, ไอโอดีนและนีออนมีการก่อตัวขึ้นภายในวัสดุระบบสุริยะผ่านการแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิก และจะถูกเรียกว่านิวไคลด์ที่เกิดจากรังสีคอสมิก (อังกฤษ: cosmogenic nuclide) เนื่องจากพวกมันยังคงถูกกักอยู่ในชั้นบรรยากาศหรือในหินที่พวกมันก่อตัวขึ้น บางส่วนสามารถจะนำมาใช้ในการหาอายุของวัสดุโดยใช้นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่เกิดจากรังสีคอสมิก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านธรณีวิทยา ในการก่อตัวของนิวไคลด์จากรังสีคอสมิก รังสีคอสมิกจะมีปฏิสัมพันธ์กับนิวเคลียสของอะตอมระบบสุริยะในแหล่งกำเนิด ก่อให้เกิดการแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิก ไอโซโทปเหล่านี้จะถูกผลิตขึ้นภายในวัสดุโลกเช่นหินหรือดินในชั้นบรรยากาศของโลก และในรายการนอกโลกเช่นอุกกาบาต โดยการวัดไอโซโทปจากรังสีคอสมิก นักวิทยาศาสตร์สามารถที่จะได้รับข้อมูลเชิงลึกในช่วงของกระบวนการทางธรณีวิทยาและดาราศาสตร์ มีทั้งไอโซโทปที่มีกัมมันตรังสีและจากรังสีคอสมิกที่เสถียร บางส่วนของไอโซโทปรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่รู้จักกันดีได้แก่ไอโซโทปคาร์บอน-14 และฟอสฟอรัส-32

ช่วงระยะเวลาของการก่อตัวของพวกมันจะเป็นตัวกำหนดว่ากลุ่มย่อยชุดไหนของนิวไคลด์ที่ก่อตัวจากการแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิก ช่วงเวลานั้นจะถูกเรียกว่า ยุคกำเนิดโลก หรือ จากรังสีคอสมิก (อังกฤษ: primordial หรือ cosmogenic) (นิวไคลด์หนึ่งไม่สามารถเป็นได้ทั้งสองอย่าง) โดยการจัดตั้ง นิวไคลด์ที่เสถียรอย่างแน่นอนของลิเธียม, เบริลเลียมและโบรอน ที่ถูกพบบนโลกจะถูกพิจารณาว่าได้มีการผลิตขึ้นโดยการแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิกก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะ (โดยนิยามจึงเป็นการสร้างนิวไคลด์ในยุคกำเนิดโลกเหล่านี้) และจะไม่ได้ถูกเรียกว่า "จากรังสีคอสมิก" แม้ว่าพวกมันได้มีการก่อตัวขึ้นจากกระบวนการเดียวกันกับนิวไคลด์จากรังสีคอสมิก (แม้ว่าในช่วงเวลาก่อนหน้านี้) ในทางตรงกันข้ามนิวไคลด์กัมมันตรังสีเบริลเลียม-7 ตกอยู่ในช่วงองค์ประกอบเบานี้ แต่นิวไคลด์นี้มีครึ่งชีวิตที่สั้นเกินไปสำหรับมันที่จะมีการก่อตัวขึ้นก่อนที่จะก่อตัวของระบบสุริยะ ดังนั้นมันจึงไม่สามารถเป็นนิวไคลด์ในยุคกำเนิดโลกได้ เนื่องจากเส้นทางการแตกเป็นเสี่ยงโดยรังสีคอสมิกมีแนวโน้มมากที่สุดที่จะเป็นแหล่งที่มาของเบริลเลียม-7 ในสภาพแวดล้อม เพราะฉะนั้นมันจึงเป็นพวกมาจากรังสีคอสมิก

อ้างอิง