Нуклеогенный изотоп , или нуклид , — это изотоп, который образуется в результате естественной земной ядерной реакции , отличной от реакции, начинающейся с космических лучей (последние нуклиды по соглашению называются другим термином — космогенные ). Ядерная реакция, которая производит нуклеогенные нуклиды, обычно представляет собой взаимодействие с альфа-частицей или захват деления или тепловых нейтронов . Некоторые нуклеогенные изотопы стабильны , а другие — радиоактивны.
Примером нуклеогенного нуклида является неон-21, образующийся из неона-20, который поглощает тепловой нейтрон (хотя часть неона-21 также является первичной). [1] Другие нуклеогенные реакции, которые производят тяжелые изотопы неона, это реакции (захват быстрых нейтронов, альфа-излучение), начинающиеся с магния-24 и магния-25 соответственно. [2] Источником нейтронов в этих реакциях часто являются вторичные нейтроны, образующиеся под действием альфа-излучения природного урана и тория в горной породе.
Поскольку нуклеогенные изотопы были получены позже рождения Солнечной системы (и событий нуклеосинтеза, которые предшествовали этому), нуклеогенные изотопы, по определению, не являются первичными нуклидами . Однако нуклеогенные изотопы не следует путать с гораздо более распространенными радиогенными нуклидами, которые также моложе первичных нуклидов, но которые возникают как простые дочерние изотопы в результате радиоактивного распада . Нуклеогенные изотопы, как отмечалось, являются результатом более сложной ядерной реакции, хотя такие реакции могут начинаться с события радиоактивного распада.
Альфа-частицы, которые производят нуклеогенные реакции, поступают из естественных излучателей альфа-частиц в цепочках распада урана и тория. Нейтроны для производства нуклеогенных нуклидов могут быть получены в результате ряда процессов, но из-за короткого периода полураспада свободных нейтронов все эти реакции происходят на Земле. Среди наиболее распространенных - расщепление космических лучей , производящее нейтроны из элементов вблизи поверхности Земли. Альфа-излучение, производимое некоторыми радиоактивными распадами, также производит нейтроны путем расщепления изотопов, богатых нейтронами, например, реакция альфа-частиц с кислородом-18 . Нейтроны также производятся в результате испускания нейтронов (форма радиоактивного распада в некоторых богатых нейтронами нуклидах) и спонтанного деления делящихся изотопов на Земле (в частности, урана-235 ).
Нуклеогенез (также известный как нуклеосинтез ) как общее явление — это процесс, обычно связанный с образованием нуклидов во время Большого взрыва или в звездах путем ядерных реакций там. Некоторые из этих нейтронных реакций (такие как r-процесс и s-процесс ) включают поглощение атомными ядрами высокотемпературных (высокоэнергетических) нейтронов из звезды. Эти процессы производят большинство химических элементов во Вселенной тяжелее циркония (элемент 40), поскольку процессы ядерного синтеза становятся все более неэффективными и маловероятными для элементов тяжелее этого. По соглашению, такие более тяжелые элементы, произведенные в нормальном элементарном изобилии , не называются «нуклеогенными». Вместо этого этот термин зарезервирован для нуклидов (изотопов), произведенных на Земле в результате естественных ядерных реакций.
Кроме того, термин «нуклеогенный» по соглашению исключает искусственно созданные радионуклиды , например, тритий , многие из которых производятся в больших количествах с помощью аналогичных искусственных процессов, но с использованием обильного потока нейтронов, создаваемого обычными ядерными реакторами .