कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड

See also: Environmental radioactivity § Natural

कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड ्स (या कॉस्मोजेनिक आइसोटोप ्स) दुर्लभ न्यूक्लाइड्स (आइसोटोप्स) होते हैं, जब एक उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांड किरण एक 'इन सीटू' सौर प्रणाली परमाणु के परमाणु नाभिक के साथ संपर्क करती है, जिससे न्यूक्लियंस (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) को निष्कासित किया जा सकता है। परमाणु (ब्रह्मांडीय किरण स्पेलेशन देखें)। ये न्यूक्लाइड्स पृथ्वी की सामग्री जैसे कि चट्टान (भूविज्ञान) या मिट्टी , पृथ्वी | पृथ्वी के पृथ्वी के वायुमंडल में, और अलौकिक वस्तुओं जैसे उल्कापिंड ों में उत्पन्न होते हैं। कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड्स को मापकर, वैज्ञानिक भूविज्ञान और खगोल विज्ञान प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने में सक्षम हैं। रेडियोधर्मी आइसोटोप और स्थिर आइसोटोप कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड दोनों हैं। इनमें से कुछ रेडियोन्यूक्लाइड ट्रिटियम , कार्बन-14 और फास्फोरस -32 हैं।

माना जाता है कि कुछ प्रकाश (कम परमाणु संख्या) मौलिक न्यूक्लाइड (लिथियम , फीरोज़ा और बोरॉन के आइसोटोप) न केवल महा विस्फोट के दौरान बनाए गए थे, बल्कि बिग बैंग के बाद भी (और शायद मुख्य रूप से) बनाए गए थे, लेकिन इससे पहले अंतरातारकीय गैस और धूल पर कॉस्मिक किरण स्पेलेशन की प्रक्रिया द्वारा सौर मंडल का संघनन। यह पृथ्वी पर उनकी प्रचुरता की तुलना में ब्रह्मांडीय किरणों में उनकी उच्च प्रचुरता की व्याख्या करता है। यह आवर्त सारणी में लोहे से ठीक पहले प्रारंभिक संक्रमण धातु ओं की अधिकता की भी व्याख्या करता है — आयरन का कॉस्मिक-रे स्पेलेशन एक ओर क्रोमियम के माध्यम से स्कैंडियम और दूसरी ओर बोरॉन के माध्यम से हीलियम का उत्पादन करता है। हालांकि, सौर प्रणाली में सीटू में गठित होने वाले कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड्स के लिए मनमाने ढंग से परिभाषित योग्यता (अर्थात् सौर मंडल के पहले से ही एकत्रित टुकड़े के अंदर) सौर प्रणाली के गठन से पहले कॉस्मिक रे स्पेलेशन द्वारा गठित आदिम न्यूक्लाइड्स को कॉस्मोजेनिक कहा जाता है। न्यूक्लाइड्स - भले ही उनके गठन का तंत्र बिल्कुल वही है। ये वही न्यूक्लाइड अभी भी ब्रह्मांडीय किरणों में कम मात्रा में पृथ्वी पर आते हैं, और उल्कापिंडों में, वायुमंडल में, पृथ्वी पर, ब्रह्मांडीय रूप से बनते हैं। हालाँकि, बेरिलियम (यह सभी स्थिर बेरिलियम -9) मौजूद है मुख्य रूप से सौर मंडल में बहुत अधिक मात्रा में, सौर मंडल के संघनन से पहले मौजूद थे, और इस प्रकार उन सामग्रियों में मौजूद थे जिनसे सौर प्रणाली का निर्माण हुआ था।

दूसरे तरीके से भेद करने के लिए, उनके गठन का समय निर्धारित करता है कि कॉस्मिक रे स्पेलेशन-उत्पादित न्यूक्लाइड्स के कौन से सबसेट को 'प्राइमर्डियल' या 'कॉस्मोजेनिक' कहा जाता है (एक न्यूक्लाइड दोनों वर्गों से संबंधित नहीं हो सकता है)। परिपाटी के अनुसार, माना जाता है कि लिथियम, बेरिलियम, और बोरॉन के कुछ स्थिर न्यूक्लाइड बिग बैंग और सौर मंडल के गठन के बीच की अवधि में कॉस्मिक किरण स्पेलेशन द्वारा निर्मित किए गए हैं (इस प्रकार इन मौलिक न्यूक्लाइड को परिभाषा के अनुसार बनाना) नहीं कहा जाता है। कॉस्मोजेनिक, भले ही वे कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड्स (हालांकि पहले के समय में) के समान प्रक्रिया द्वारा गठित किए गए थे। प्राइमर्डियल न्यूक्लाइड बेरिलियम-9, एकमात्र स्थिर बेरिलियम आइसोटोप, इस प्रकार के न्यूक्लाइड का एक उदाहरण है।

इसके विपरीत, भले ही रेडियोधर्मी समस्थानिक बेरिलियम -7 और बेरिलियम -10 तीन प्रकाश तत्वों (लिथियम, बेरिलियम, बोरॉन) की इस श्रृंखला में आते हैं, जो ज्यादातर कॉस्मिक रे स्पेलेशन न्यूक्लियोसिंथेसिस द्वारा बनते हैं, इन दोनों न्यूक्लाइड्स का आधा जीवन बहुत छोटा है (53 ​​दिन) और सीए। 1.4 मिलियन वर्ष, सम्मान।) उनके लिए सौर मंडल के गठन से पहले गठित किया गया था, और इस प्रकार वे प्राथमिक न्यूक्लाइड नहीं हो सकते। चूंकि कॉस्मिक किरण स्पेलेशन मार्ग बेरिलियम-7 और बेरिलियम-10 का प्राकृतिक रूप से पर्यावरण में होने का एकमात्र संभव स्रोत है, इसलिए वे कॉस्मोजेनिक हैं।

कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड्स

यहाँ ब्रह्मांडीय किरणों की क्रिया द्वारा निर्मित रेडियोआइसोटोप की सूची दी गई है; सूची में आइसोटोप का उत्पादन मोड भी शामिल है। अधिकांश कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड वातावरण में बनते हैं, लेकिन कुछ मिट्टी और चट्टान में सीटू में कॉस्मिक किरणों के संपर्क में आते हैं, विशेष रूप से नीचे दी गई तालिका में कैल्शियम -41।

Isotopes formed by the action of cosmic rays

Isotope	Mode of formation	half life
3H (tritium)	14N(n,12C)T	12.3 y
7Be	Spallation (N and O)	53.2 d
10Be	Spallation (N and O)	1,387,000 y
11C	Spallation (N and O)	20.3 min
14C	14N(n,p)14C	5,730 y
18F	18O(p,n)18F and Spallation (Ar)	110 min
22Na	Spallation (Ar)	2.6 y
24Na	Spallation (Ar)	15 h
28Mg	Spallation (Ar)	20.9 h
26Al	Spallation (Ar)	717,000 y
31Si	Spallation (Ar)	157 min
32Si	Spallation (Ar)	153 y
32P	Spallation (Ar)	14.3 d
33P	Spallation (Ar)	25.3 d
34mCl	Spallation (Ar)	34 min
35S	Spallation (Ar)	87.5 d
36Cl	35Cl (n,γ)36Cl	301,000 y
37Ar	37Cl (p,n)37Ar	35 d
38Cl	Spallation (Ar)	37 min
39Ar	40Ar (n,2n)39Ar	269 y
39Cl	40Ar (n,np)39Cl & spallation (Ar)	56 min
41Ar	40Ar (n,γ)41Ar	110 min
41Ca	40Ca (n,γ)41Ca	102,000 y
81Kr	80Kr (n,γ) 81Kr	229,000 y
129I	Spallation (Xe)	15,700,000 y

=== आइसोटोप === द्वारा सूचीबद्ध भूविज्ञान में अनुप्रयोग

Commonly measured long lived cosmogenic isotopes

element	mass	half-life (years)	typical application
beryllium	10	1,387,000	exposure dating of rocks, soils, ice cores
aluminium	26	720,000	exposure dating of rocks, sediment
chlorine	36	308,000	exposure dating of rocks, groundwater tracer
calcium	41	103,000	exposure dating of carbonate rocks
iodine	129	15,700,000	groundwater tracer
carbon	14	5730	radiocarbon dating
sulfur	35	0.24	water residence times
sodium	22	2.6	water residence times
tritium	3	12.32	water residence times
argon	39	269	groundwater tracer
krypton	81	229,000	groundwater tracer

जियोक्रोनोलॉजी में प्रयोग करें

जैसा कि ऊपर दी गई तालिका में देखा गया है कि उपयोगी कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड की एक विस्तृत विविधता है जिसे मिट्टी, चट्टानों, भूजल और वातावरण में मापा जा सकता है। ये सभी न्यूक्लाइड गठन के समय मेजबान सामग्री में अनुपस्थित होने की सामान्य विशेषता को साझा करते हैं। ये न्यूक्लाइड रासायनिक रूप से भिन्न होते हैं और दो श्रेणियों में आते हैं। ब्याज के न्यूक्लाइड्स या तो महान गैसें हैं जो उनके निष्क्रिय व्यवहार के कारण स्वाभाविक रूप से एक क्रिस्टलीकृत खनिज में नहीं फंसती हैं या इसका आधा जीवन काफी कम होता है जहां यह न्यूक्लियोसिंथेसिस के बाद से क्षय हो जाता है लेकिन एक लंबा पर्याप्त आधा जीवन होता है जहां इसने औसत दर्जे की सांद्रता का निर्माण किया है। . पूर्व में बहुतायत को मापना शामिल है ^{81</सुप>क्र एंड 39Ar जबकि बाद वाले में की बहुतायत को मापना शामिल है 10बहो, 14सी, और 26अल.}

3 प्रकार की कॉस्मिक-रे प्रतिक्रियाएं तब हो सकती हैं जब एक कॉस्मिक किरण पदार्थ से टकराती है जो बदले में मापे गए कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड का उत्पादन करती है।

• कॉस्मिक रे स्पेलेशन जो पृथ्वी के निकट-सतह (आमतौर पर 0 से 60 सेंटीमीटर नीचे) पर सबसे आम प्रतिक्रिया है और द्वितीयक कण बना सकता है जो टकराव कैस्केड नामक एक अन्य नाभिक के साथ बातचीत पर अतिरिक्त प्रतिक्रिया पैदा कर सकता है।
• म्यूऑन कैप्चर उपसतह से कुछ मीटर नीचे गहराई में व्याप्त है क्योंकि म्यूऑन स्वाभाविक रूप से कम प्रतिक्रियाशील होते हैं और कुछ मामलों में उच्च-ऊर्जा म्यूऑन अधिक गहराई तक पहुंच सकते हैं
• न्यूट्रॉन कैप्चर जो न्यूटन के नियम ऊर्जा के कारण एक नाभिक में कैद हो जाता है, आमतौर पर पानी द्वारा लेकिन बर्फ, मिट्टी की नमी और ट्रेस तत्व सांद्रता पर अत्यधिक निर्भर हैं।

कॉस्मिक-रे फ्लक्स के लिए सुधार

चूँकि पृथ्वी भूमध्य रेखा पर उभरी हुई है और पहाड़ और गहरी समुद्री खाइयाँ समान रूप से चिकने गोलाकार के सापेक्ष कई किलोमीटर के विचलन की अनुमति देती हैं, कॉस्मिक-किरणें अक्षांश और ऊँचाई के आधार पर असमान रूप से पृथ्वी की सतह पर बमबारी करती हैं। इस प्रकार, कॉस्मिक-रे फ्लक्स को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए कई भौगोलिक और भूगर्भीय विचारों को समझना चाहिए। उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय दबाव, जो ऊंचाई के साथ बदलता रहता है, खनिजों के भीतर न्यूक्लाइड की उत्पादन दर को समुद्र के स्तर और 5 किमी ऊंचे पहाड़ की चोटी के बीच 30 के कारक से बदल सकता है। यहां तक ​​कि जमीन के ढलान में बदलाव भी इस बात को प्रभावित कर सकता है कि उच्च-ऊर्जा म्यूऑन उपसतह में कितनी दूर तक प्रवेश कर सकते हैं। भू-चुंबकीय क्षेत्र की ताकत जो समय के साथ बदलती रहती है, कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड्स की उत्पादन दर को प्रभावित करती है, हालांकि कुछ मॉडल मानते हैं कि क्षेत्र की ताकत के बदलाव भूगर्भिक समय से औसत हैं और हमेशा विचार नहीं किया जाता है।

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