Was sind die Einzelheiten, wie Neutronen erzeugt werden, wenn Teilchen der kosmischen Strahlung auf die Atmosphäre unseres Planeten treffen?
Was ist zum Beispiel der Weg, der die höchste Anzahl von Neutronen aus Teilchen der kosmischen Strahlung erzeugt?
Im Artikel „ Einzelereignis verärgert “ heißt es:
Eine SEU entsteht durch kosmische Teilchen, die mit Atomen in der Atmosphäre kollidieren und Kaskaden oder Schauer von Neutronen und Protonen erzeugen. Bei Geometrien im tiefen Submikrometerbereich wirkt sich dies auf Halbleiterbauelemente auf Meereshöhe aus.
Aber es beschreibt nicht den Mechanismus.
Der Wikipedia-Artikel über das Neutron sagt etwas Ähnliches:
Die Wechselwirkung der kosmischen Strahlung mit der Erdatmosphäre erzeugt kontinuierlich Neutronen, die an der Oberfläche nachgewiesen werden können.
Wie sehen die Prozesse im Einzelnen aus?
OK, hier ist etwas Konkretes und Quantitatives, " Richtlinien für die Vorhersage von Einzelereignis-Störungen in Neutronenumgebungen ":
Neutronen in der Atmosphäre resultieren aus Spallationswechselwirkungen kosmischer Strahlung mit Stickstoff- und Sauerstoffkernen. Eine typische Reaktion ist ein 1-GeV-Proton, das einen Stickstoffkern in leichter geladene Teilchen fragmentiert und gleichzeitig ein paar Neutronen emittiert.
Spallation der kosmischen Strahlung .
Aus „ Cosmic Ray Induced Ionisation in the Atmosphere: Full Modeling and Practical Applications “:
... vollständiges numerisches Modell, das die durch kosmische Strahlung verursachte Ionisation in der gesamten Atmosphäre berechnet, vom Boden bis zur Stratosphäre, auf der ganzen Welt. Die Modellrechnungen reproduzieren tatsächliche Messungen der atmosphärischen Ionisation im gesamten Parameterbereich, von äquatorialen bis zu polaren Regionen und vom solaren Minimum bis zum solaren Maximum. Ein detailliertes numerisches Rezept ist in Abschnitt 2.5 zusammen mit der vorberechneten tabellarischen Ionisationsausbeutefunktion (Tabellen 1 und 2) angegeben. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann man leicht den CRII für jeden gewünschten Ort und jede gewünschte Bedingung berechnen, anstatt z. B. eine Neutronenmonitor-Zählrate als Proxy zu verwenden.
Es beschreibt es nicht, aber es wird das Simulationstool CORSIKA (Cosmic Ray Simulations for Kascade) verwendet.
Google-fu :quantitative neutrons cosmic rays atmosphere
Zwischen dem, was ich über kosmische Strahlung gelernt habe, und dem, was ich online finden kann (Beispiel: http://www.fisica.unlp.edu.ar/~veiga/experiments.html ), scheint es, dass die Hauptquelle von Neutronen im Kosmos liegt Strahlenschauer ist der Zerfall der Atomkerne, die von der kosmischen Strahlung oder ihren Zerfallsprodukten getroffen werden.
Wie Sie vielleicht wissen, dringen kosmische Strahlen mit enormen Energiemengen in die Atmosphäre ein. Wenn also eine Strahlung auf einen Kern trifft, wird die Kernstruktur zerstört. Der Nettoeffekt könnte alles sein, vom bloßen Herausschleudern eines einzelnen Teilchens bis zum Zerbrechen des gesamten Kerns in mehrere Teile, wie bei der Kernspaltung - es hängt von der Energie der kosmischen Strahlung und der Art des Atoms / Moleküls ab, auf das sie trifft. Wenn die kosmische Strahlung besonders energiereich ist, haben die Reaktionsprodukte ebenfalls hohe Energien, und sie können mit anderen Kernen wechselwirken und denselben Vorgang wiederholen. Bei diesen Wechselwirkungen entsteht eine Vielzahl von Teilchen, darunter Neutronen, Pionen, Kaonen und andere Hadronen.
Das Absplittern der Kerne von Luftatomen ist der einfachste Weg - es werden Neutronen direkt aus dem Kern herausgeschleudert oder von radioaktiven Elementen emittiert, die durch kosmische Strahlung aktiviert wurden.
Auch Neutronen können durch Hadronisierung von Quark-Gluon-Plasma oder durch Elektroneneinfang in Luftkernen erzeugt werden.
dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen