3. ДЖЕРЕЛА РАДІОАКТИВНИХ РЕЧОВИН ТА ІОНІЗУЮЧИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ

5. Космогенні радіонукліди

Космогенні радіоактивні ізотопи виникають в основному в атмосфері Землі при взаємодії високо енергетичного космічного випромінювання з ядрами водню, літію, берилію, вуглецю, азоту, кисню, натрію, алюмінію, фосфору, хлору, аргону та деяких інших відносно легких елементів.

Космічне випромінювання складається з галактичного та сонячного. У ньому виділяють також первинне та вторинне випромінювання. Первинне космічне випромінювання являє собою потік частинок високих енергій, що надходять на Землю з міжзоряного простору. Воно складається переважно з  протонів – ядер водню (приблизно 79%) та α-частинок (близько 20%). У незмірно менших кількостях у ньому присутні нейтрони, електрони, фотони, ядра деяких легких та важких елементів.

Основна частка первинного космічного випромінювання виникає у межах нашої Галактики внаслідок ядерних і термоядерних процесів, що супроводжують виверження та випаровування матерії при зоряних вибухах та виникненні наднових зірок. На думку деяких дослідників його джерелом періодично під час своєї активності можуть ставати так звані „чорні діри” області всесвіту з надзвичайно високим гравітаційним тяжінням. Це і є саме галактичне випромінювання. При сонячних спалахах виникає сонячне випромінювання.

Середня енергія космічного випромінювання складає 10⁹ еВ, хоча енергія окремих його видів може досягати 10¹⁷–10²¹ еВ. Припускається, що останні види мають позагалактичне проходження – надходять з метагалактики, набуваючи таких високих енергій за рахунок багатократного прискорення у перемінних електромагнітних полях різних небесних тіл, у хмарах космічного пилу, в оболонках нових та наднових зірок.

Сонячне космічне випромінювання має у порівнянні з галактичним більш низькі енергії – до 4^.10¹⁰ еВ. Тут можна відзначити для порівняння, що рентгенівське та γ-випромінювання, з котрим переважно працюють радіобіологи, має енергії, відповідно, 0,12–12,00^.10³ та 1,2–5,0^.10⁶ еВ.

Вік галактичного сонячного випромінювання, тобто час його проходження з Галактики до Землі складає до 10⁶–10⁷ років. Цим пояснюється практично повна відсутність у його складі нейтронів, котрі виникають у великих кількостях при всіх ядерних процесах, але за цій час встигають розпастися. Низький вміст електронів і фотонів у складі галактичного випромінювання пов’язаний з їх поглинанням космічним пилом у галактичному просторі.

Вторинне космічне випромінювання виникає внаслідок взаємодії високо енергетичного первинного з ядрами нуклідів, що входять до складу атмосфери. Воно складається практично з усіх відомих на теперішній час елементарних частинок – протонів, електронів, нейтронів, фотонів, піонів, мюонів, мезонів та багатьох інших. Їх енергія також достатньо висока для того, щоб індукувати подальші ядерні перетворення.

Під впливом сил гравітації та атмосферних опадів радіонукліди, що виникли внаслідок цих перетворень, надходять на поверхню Землі. В першу чергу до них відносять ізотопи ³Н, ¹⁰Ве, ¹⁴С, ²²Nа, ²⁶Аl, ³²P, ³⁶Сl.

Саме космогенні радіонукліди разом з газоподібними радіоактивними продуктами розпаду урану та торію, у першу чергу радоном, визначають радіоактивність атмосфери.

Періоди піврозпаду більшості відзначених космогенних радіонуклідів досить великі і вимірюються роками-тисячоліттями. Проте серед них багато й таких, періоди піврозпаду котрих вимірюються секундами і навіть мікросекундами. Їх вивчення має в основному лише теоретичне значення, допомагаючи зрозуміти механізми виникнення й перетворення одних ізотопів і елементів в інші.