宇宙成因核素

　　天體物質在宇宙空間由於宇宙線的輻照而產生的核素。主要用來測定天體物質在宇宙空間運行的時間——宇宙線暴露年齡。

　　生成與分佈　天體物質（隕石、宇宙塵和無大氣的天體表面物質）在宇宙中漫長的運行期間，直接受到宇宙線的輻照，產生各種高能核反應（主要為散裂反應）和低能核反應（主要是中子俘獲反應），它們都能產生新的核素，以高能射線輻照後後產生的新的同位素為多。這些放射性和穩定的同位素即稱為宇宙線生成同位素，簡稱宇宙成因核素。

　　一種宇宙成因核素可由多種核反應生成。如²⁶Al主要由初級質子(p)和次級中子(n)與靶核元素Al、Si、Mn、Ca與Fe等相互作用生成，生成核反應主要有²⁷Al(p,pn)²⁶Al、²⁷Al(n,2n)²⁶Al、²⁸Si(p,2pn)²⁶Al、²⁶Mg(p,n)²⁶Al、⁵⁶Fe(p,14p17n)²⁶Al等；⁵⁴Mn主要由宇宙線和鐵原子核相互作用而成，主要生成反應有⁵⁶Fe(p,2pn)⁵⁴Mn、⁵⁶Fe(n,p2n)⁵⁴Mn和⁵⁴Fe(n,p)⁵⁴Mn等。所知宇宙成因核素有100多種，如放射性宇宙核素有³⁶Cl、²²Na、²⁶Al、⁶⁰Co、⁵⁵Fe、⁵³Mn等，穩定宇宙核素有³He、⁴He、³⁸Ar、²⁰Ne、²¹Ne、²²Ne等。

　　測定宇宙成因核素可以幫助確定隕石和月球表面的宇宙線深度效應，瞭解宇宙體中由於宇宙線效應引起的同位素組成變化。

　　宇宙體中宇宙成因核素的產額及其分佈與宇宙線的組成、通量、能譜及其時空變化有關，也與宇宙體的化學成分、大小、暴露年齡、運動軌道、樣品的深度位置以及形成該核素的核反應類型截面等特性有關。

　　宇宙體中宇宙成因核素的產率和分佈可用下列方法獲得：①隕石與月球表面鉆孔樣品的宇宙成因核素的測定；②加速器高能質子轟擊模擬試驗樣品中宇宙成因核素的測定；③依據靶核物質的組成、宇宙線的能譜、通量，以及形成宇宙成因核素的反應截面與樣品的深度，以核物理方法計算獲得。

　　宇宙成因核素定年　宇宙成因核素對於確定天體物質（如隕石、月球等）表面的宇宙線深度效應、暴露年齡等有重要價值。所謂深度效應，是指隕石與月球樣品中宇宙成因核素的產率隨深度的變化，也稱屏蔽效應。當宇宙線通過宇宙物質時，發生瞭相互反應，同時產生次級粒子（質子與中子），導致宇宙線通量與能譜隨深度的變化。通過對隕石不同深度位置樣品宇宙成因核素的測定及其深度分佈規律的研究，可以瞭解隕石體對宇宙線的屏蔽作用，識別初級高能粒子與次生低能粒子的核反應特征，恢復不同部位樣品在進入大氣層之前於隕石體中的相對位置，推知隕石體的初始輪廓和在大氣層中的爆裂過程。

　　根據宇宙成因核素產率的深度效應還能反演隕石從母體中“獨立”出來後在宇宙空間的暴露年齡。因為在脫離母體後，它在宇宙中受到與在母體中不同（包括通量、能譜與不同輻照截面和深度效應）的宇宙線輻照。通過測定與計算，就能測知隕石的暴露年齡。

　　此外，還把宇宙線在隕石礦物中造成的核徑跡的密度與類型作為測定宇宙線能譜和計算重粒子組（原子序數22以上者）通量的重要手段。這對於探討人工飛行器重返大氣層時的燒蝕量有參考意義。