Was ist die Zusammensetzung der kosmischen Strahlung – Definition

Zusammensetzung der kosmischen Strahlung. Die primäre kosmische Strahlung besteht aus einer Mischung von hochenergetischen Protonen (~ 87%), Alpha-Teilchen (~ 11%), hochenergetischen Elektronen (~ 1%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). Strahlendosimetrie
Kosmische Strahlung - Natürliche Strahlungsquelle
Quelle: nasa.gov Lizenz: Public Domain

Kosmische Strahlung bezieht sich auf Strahlungsquellen in Form von kosmischen Strahlen , die von der Sonne oder aus dem Weltraum kommen. Die Erde wurde schon immer von energiereichen Partikeln aus dem Weltraum bombardiert, die in der unteren Atmosphäre Sekundärpartikelschauer erzeugen. Geladene Teilchen (insbesondere hochenergetische Protonen) von der Sonne und dem Weltraum Interact mit der Atmosphäre der Erde und eine Magnetfeld zu erzeugen , Dusche von Strahlung (dh Luftdusche), typischerweise Beta und Gammastrahlung .

Zusammensetzung der kosmischen Strahlung

Die primäre kosmische Strahlung besteht aus einer Mischung von hochenergetischen Protonen (~ 87%), Alpha-Teilchen (~ 11%), hochenergetischen Elektronen (~ 1%) und einer Spur schwererer Kerne (~ 1%). Die Energie dieser Partikel liegt zwischen 10 8 eV und 10 20 eV. Ein sehr kleiner Anteil sind stabile Antimaterieteilchen wie Positronen oder Antiprotonen . Die genaue Natur dieser verbleibenden Fraktion ist ein Bereich der aktiven Forschung.

kosmische StrahlungsquelleIn der Folge entstehen durch Wechselwirkungen zwischen Primärpartikeln und der Erdatmosphäre eine Vielzahl von Sekundärpartikeln , insbesondere Neutronen und geladene Pionen . Da es sich bei Pionen um kurzlebige subatomare Partikel handelt, entstehen beim anschließenden Zerfall der Pionen hochenergetische Myonen . In Bodennähe tragen die Myonen mit Energien, die meist zwischen 1 und 20 GeV liegen, etwa 75% zur absorbierten Dosisrate in freier Luft bei. Die Dosisleistung der kosmischen Strahlung variiert in verschiedenen Teilen der Welt und hängt stark vom Erdmagnetfeld , der Höhe und dem Sonnenzyklus ab. Die Dosisleistung für kosmische Strahlung in Flugzeugen ist so hoch, dass laut UNSCEAR 2000-Bericht der Vereinten Nationen Flugpersonal im Durchschnitt mehr Dosisleistung erhält als jeder andere Arbeitnehmer, auch in Kernkraftwerken.

Wir müssen auch die Neutronen in Bodennähe einbeziehen. Kosmische Strahlung interagiert mit Kernen in der Atmosphäre und erzeugt auch energiereiche Neutronen . Laut UNSCEAR beträgt die Fluenz von Neutronen 0,0123 cm –2 s –1 auf Meereshöhe bei einem geomagnetischen Breitengrad von 45 N. Basierend auf diesen Angaben wird die effektive jährliche Dosis von Neutronen auf Meereshöhe und bei einem Breitengrad von 50 Grad auf 0,08 mSv geschätzt (8 mrem). Bemerkenswerterweise ist der Neutronenfluss in der Nähe größerer schwerer Objekte, z. B. von Gebäuden oder Schiffen, höher. Dieser Effekt wird als „kosmisch strahleninduzierte Neutronensignatur“ oder “ Schiffseffekt “ bezeichnet“, Wie es erstmals bei Schiffen auf See festgestellt wurde. Kosmische Strahlen erzeugen Schauer in der Atmosphäre, die ein breites Spektrum an sekundären Neutronen, Myonen und Protonen umfassen. Die sekundären Neutronen können sehr energiereich sein und in bodennahen Materialien Abplatzungen hervorrufen. In der Nähe größerer schwererer Objekte werden diese bei Spallationsereignissen erzeugten Mehrfachneutronen daher als „Schiffseffekt“ -Neutronen bezeichnet .

In der oberen Atmosphäre produzierte Neutronen sind auch für die Erzeugung von radioaktivem Kohlenstoff-14 verantwortlich, dem bekanntesten kosmogenen Radionuklid. Kohlenstoff-14 wird in der oberen Atmosphäre kontinuierlich durch Wechselwirkung von kosmischer Strahlung mit atmosphärischem Stickstoff gebildet. Im Durchschnitt nur einer von 1,3 x 10 12Kohlenstoffatome in der Atmosphäre sind ein radioaktives Kohlenstoff-14-Atom. Infolgedessen enthalten alle lebenden biologischen Substanzen die gleiche Menge an C-14 pro Gramm Kohlenstoff, dh 0,3 Bq Kohlenstoff-14-Aktivität pro Gramm Kohlenstoff. Solange das biologische System lebt, ist der Spiegel aufgrund der konstanten Aufnahme aller Kohlenstoffisotope konstant. Wenn das biologische System stirbt, hört es auf, Kohlenstoff mit seiner Umgebung auszutauschen, und von diesem Zeitpunkt an beginnt die Menge an Kohlenstoff-14, die es enthält, abzunehmen, wenn der Kohlenstoff-14 einem radioaktiven Zerfall unterliegt.

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