宇宙成因核素

宇宙成因核素（ cosmogenic nuclide ），天体物质在宇宙空间由于宇宙线的辐照而产生的核素。主要用来测定天体物质在宇宙空间运行的时间——宇宙线暴露年龄。

生成与分布

天体物质（陨石、宇宙尘和无大气的天体表面物质）在宇宙中漫长的运行期间，直接受到宇宙线的辐照，产生各种高能核反应（主要为散裂反应）和低能核反应（主要是中子俘获反应），它们都能产生新的核素，以高能射线辐照后产生的新的同位素为多。这些放射性和稳定的同位素即称为宇宙线生成同位素，简称宇宙成因核素。

一种宇宙成因核素可由多种核反应生成。如26Al主要由初级质子(p)和次级中子(n)与靶核元素Al、Si、Mn、Ca与Fe等相互作用生成，生成核反应主要有27Al(p,pn)26Al、27Al(n,2n)26Al、28Si(p,2pn)26Al、26Mg(p,n)26Al、56Fe(p,14p17n)26Al等；54Mn主要由宇宙线和铁原子核相互作用而成，主要生成反应有56Fe(p,2pn)54Mn、56Fe(n,p2n)54Mn和54Fe(n,p)54Mn等。所知宇宙成因核素有100多种，如放射性宇宙核素有36Cl、22Na、26Al、60Co、55Fe、53Mn等，稳定宇宙核素有3He、4He、38Ar、20Ne、21Ne、22Ne等。

测定宇宙成因核素可以帮助确定陨石和月球表面的宇宙线深度效应，了解宇宙体中由于宇宙线效应引起的同位素组成变化。 　　

宇宙体中宇宙成因核素的产额及其分布与宇宙线的组成、通量、能谱及其时空变化有关，也与宇宙体的化学成分、大小、暴露年龄、运动轨道、样品的深度位置以及形成该核素的核反应类型截面等特性有关。

宇宙体中宇宙成因核素的产率和分布可用下列方法获得：①陨石与月球表面钻孔样品的宇宙成因核素的测定；②加速器高能质子轰击模拟试验样品中宇宙成因核素的测定；③依据靶核物质的组成、宇宙线的能谱、通量，以及形成宇宙成因核素的反应截面与样品的深度，以核物理方法计算获得。

宇宙成因核素定年

宇宙成因核素对于确定天体物质（如陨石、月球等）表面的宇宙线深度效应、暴露年龄等有重要价值。所谓深度效应，是指陨石与月球样品中宇宙成因核素的产率随深度的变化，也称屏蔽效应。当宇宙线通过宇宙物质时，发生了相互反应，同时产生次级粒子（质子与中子），导致宇宙线通量与能谱随深度的变化。通过对陨石不同深度位置样品宇宙成因核素的测定及其深度分布规律的研究，可以了解陨石体对宇宙线的屏蔽作用，识别初级高能粒子与次生低能粒子的核反应特征，恢复不同部位样品在进入大气层之前于陨石体中的相对位置，推知陨石体的初始轮廓和在大气层中的爆裂过程。

根据宇宙成因核素产率的深度效应还能反演陨石从母体中“独立”出来后在宇宙空间的暴露年龄。因为在脱离母体后，它在宇宙中受到与在母体中不同（包括通量、能谱与不同辐照截面和深度效应）的宇宙线辐照。通过测定与计算，就能测知陨石的暴露年龄。

此外，还把宇宙线在陨石矿物中造成的核径迹的密度与类型作为测定宇宙线能谱和计算重粒子组（原子序数22以上者）通量的重要手段。这对于探讨人工飞行器重返大气层时的烧蚀量有参考意义。