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In situ cosmogenic seminar. 1. 宇宙線の照射と核種の生成. Outline 1. 一次宇宙線と二次宇宙線 2. 核種の生成（‘ meteoric’ と ‘ in situ’ ） Goal 核種の生成に関わる背景を理解する．. 松四 雄騎 : [email protected]. 1. 一次宇宙線と二次宇宙線. 銀河宇宙線（ GCR: galactic cosmic radiation ）の起源と組成. 星間にはあらゆるベクトルの 超新星起源粒子が飛んでいる．. - PowerPoint PPT Presentation
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1. 宇宙線の照射と核種の生成
In situ cosmogenic seminar
松四 雄騎 : [email protected]
Outline1. 一次宇宙線と二次宇宙線2. 核種の生成（‘ meteoric’ と ‘ in situ’ ）
Goal核種の生成に関わる背景を理解する．
1. 一次宇宙線と二次宇宙線
銀河宇宙線（ GCR: galactic cosmic radiation ）の起源と組成
超新星爆発（左 : SN1604; 右 : SN1987A ）の例Photo: http://www.nasa.gov/
星間にはあらゆるベクトルの超新星起源粒子が飛んでいる．
Components of GCR
Heavier nuclei and Electrons
(<1%)
α-particles(~12%)
Protons(~87%)
ヘリオスフィア
ヘリオポーズ
太陽系星間ガス
太陽圏（ Heliosphere ）による遮蔽
太陽風が作り出す電場によって，低エネルギーの粒子は入ってこられない．
一次宇宙線のエネルギー
一次宇宙線のエネルギースペクトルdata from Sanuki et al. (2000)
地球に入射する宇宙線 :
●銀河宇宙線 > 109 eV (GeV)Max: ~1020 eV ( 銀河外起源 ?)
●太陽起源 < 108 eV (~ 数百 MeV)
N
S
E
B
F
磁場中の荷電粒子の運動↓
ローレンツ力による偏向
地磁気による偏向
宇宙線フラックスは極地方で最大となる．
西村ほか 宇宙放射線 原図Earth image from: http://www.fourmilab.ch/earthview/
57.8%
80%
99.9%
N2 (78%)
O2
(21%)
Ar (0.9%)
地球大気との相互作用一次宇宙線 : ヘリオスフェアを横切ってきた高エネルギーのプロトン
大気元素と連鎖的な核反応を起こす．
大気の質量 %
http://www.srh.noaa.gov/srh/jetstream/atmos/layers.htm
http://www.fourmilab.ch/earthview/
AIRES (AIR shower Extended Simulations)Downloaded from COSMUS: http://astro.uchicago.edu/cosmus/index.html
1 TeV (1012 eV) のプロトンが対流圏（ ~20 km ）に突入したら ?
エアシャワー
二次宇宙線
中性子，ミューオンなど．エアシャワーによる粒子群．
2. 核種の生成（‘ meteoric’ と ‘ in situ’ ）
大気元素（ N ， O ， Ar ）との相互作用 proton
neutron
Secondly cosmic ray
16O (8p, 8n) 10Be (4p, 6n)
3n
4p
16O(n, 4p 3n)10Be
Meteoric nuclides
拡散・循環
連鎖反応
14N(n, p)14C
40Ar(p, n )36Cl
地表物質（ Si, O, Ca, K, Mg, Fe ）との相互作用
Terrestrial material
Land surface
neutron muon
Secondly cosmic ray
地表物質（ Si, O, Ca, K, Mg, Fe ）との相互作用
Terrestrial material
Land surface
neutron muon
Secondly cosmic ray
Nuclide Half-life (yr) Decay Target elements Main target minerals 3He – stable O, Si, Fe Olivine, pyroxene, hornblende, garnet 10Be 1.51×106 β- O, Mg Quartz, olivine 14C 5.73 ×103 β- O Quartz, calcite 21Ne – stable Si, Mg Quartz, olivine, garnet, clinopyroxene 26Al 7.20×105 EC Si Quartz 36Cl 3.01×105 EC, β- Ca, K, Cl K-feldspar, plagioclase, calcite
直接，その場で生成In situ nuclides
10Be と 26Al の生成
石英のアドバンテージ(1) 単純なターゲット元素組成（ SiO2 ）．
(2) ユビキタスに存在する．
(3) 結晶構造が風化作用に強い．
(4) meteoric 10Be の除去が容易．
(5) 安定 27Al の含有量が少ない．
⇒寄与率の異なる 3 つの反応により，地表近傍に生成
⇒ 地表石英中の生成率は，16O→10Be （ ~5 atom/yr at SLHL ），28Si→26Al （ ~30 atom/yr at SLHL ）．
In situ-produced 10Be and 26Al in quartz
地表面露出年代 （ Exposure age ）
or (rarely both)
地表の侵食速度（ Erosion rate ）
地上を構成している物質そのものが測定試料微量元素定量方法（ AMS ）の発達
