宇宙ステーション補給機「こうのとり(HTV)宇宙ステーション補給機「こうのとり」(HTV:H-II Transfer Vehicle)は、国際宇宙ステーション(ISS)への食料や実験
1. 宇宙線の照射と核種の生成
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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.
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1. 一次宇宙線と二次宇宙線
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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%)
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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.
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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)
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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/
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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/
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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
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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.
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2. 核種の生成(‘ meteoric’ と ‘ in situ’ )
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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
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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
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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
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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 ).
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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