4. 6. 2. Влияние солнечной агрегации и углерод-14

Мой канал на Дзене "Мир Пространств" (https://dzen.ru/panhoru)
---
1. Образование углерода-14
Тепловой нейтрон сталкивается с атмосферным азотом-14 и выбивает протон, заменяя его в ядре. Получается углерод-14.
14N + n ; 14C + p + 0,626 МэВ

14C нестабилен, с периодом полураспада 5700±30 лет. Распадается на азот-14 через бета-распад. То есть, без образования нейтрона.
В пределах 10 тыс. лет остаётся след распада 14С:
Проверяют содержание 14С по кольцам деревьев, где наблюдают гигантские пики содержания 14С.
С наибольшей скоростью углерод-14 образуется на высоте от 9 до 15 км на высоких геомагнитных широтах, однако затем он равномерно распределяется по всей атмосфере.

"В секунду над каждым квадратным метром земной поверхности в среднем образуется от 16 400 до 18 800 атомов углерода-14, хотя скорость образования может колебаться в зависимости от солнечной активности и других факторов."
"Существуют и другие реакции, создающие в атмосфере космогенный углерод-14, в частности 13C(n,;)14C и 17O(n,;)14C.» [Углерод-14 — Википедия].

«Время жизни нейтронов зависит от плотности среды.
В нижних слоях атмосферы время жизни нейтрона составляет несколько сотых долей секунды. В разреженной среде время жизни может быть ограничено лишь распадом.
По всей поверхности Земли (5е11 см2) образуется около 2,3е19 нейтр./с.
70% - захватываются ядрами азота 14N (n,p) 14C
15% - покидают атмосферу не испытывая захвата. Если их энергия меньше 0,66 эВ, то они удерживаются гравитационным полем Земли.» [Атомная энергия. Том 52, вып. 2. — 1982]

Примечание: здесь не учитываются нейтроны, которые захватываются другими ядрами. Реакции радиационного захвата идут под действием медленных нейтронов с энергией от 0 до 500 кэВ. на всех ядрах, начиная с ядра 1Н и заканчивая ядром 238U.

* * * Все перечисленные процессы могут идти только при наличии свободных нейтронов.

2. Откуда берутся нейтроны?
В каких процессах могли бы появляться нейтроны?
Считается, что космические лучи попадя в атмосферу претерпевают различные (?) преобразования, в том числе и с образованием нейтронов.

"Из первичных космических лучей, которые возникают за пределами атмосферы Земли, около 99% составляют голые ядра обычных атомов (лишённые электронных оболочек), и около 1% - одиночные электроны (то есть один тип бета-частиц). Из ядер около 90% составляют простые протоны (т.е. ядра водорода); 9% – альфа-частицы, идентичные ядрам гелия; и 1% - это ядра более тяжёлых элементов, называемых ионами HZE.
Нейтронный состав каскада частиц увеличивается на более низких высотах, достигая от 40% до 80% излучения на высоте полётов самолётов." [Космические лучи — Википедия]

То есть, нейтроны фиксируют на высоте образования углерода-14. Или приписывают им образование на этой высоте, чтобы объяснить появление углерода-14?

Есть предположение, что все нейтроны в атмосфере возникают от взаимодействия альфа частиц с ядрами атомов воздуха (азотом, кислородом) образуя свободный нейтрон.
Однако, конкретной реакции образования нейтронов никто не приводит.

Реакция с азотом:
альфа-частица (ядро гелия) при попадании в ядро атома азота вызывает ядерную реакцию:  14N + 4He ; 17O + 1H.
* * * Заметим, нейтронов в этой реакции не возникает.

Реакция с кислородом:
Кислород в атмосфере Земли на 99,759% состоит из 16O, на 0,037% — из 17O и на 0,204% — из 18O.
Результаты многих измерений свидетельствуют о том, что (;,n)-реакция происходит в основном на 18O (порог реакции 0,8536 МэВ).
17О (;, n) 20Ne + n
18О (;, n) 21Ne + n
При этом, "реакция на 18О считается, возможна с малой вероятностью протекания" [Неон — Википедия]

* * * Источник преобладающего на Земле лёгкого нуклида 20Ne до сих пор не установлен.

"Обычно Неон-20 образуется в звёздах вследствие  поглощения альфа-частицы ядром атома кислорода-16 с образованием неона-20 и излучением гамма-кванта... Однако этот процесс требует температуры более 100 миллионов градусов и массы звезды более трёх солнечных" [Неон — Википедия]

* * * Итак, нейтроны в атмосфере наблюдаются в изобилии, но их источник неизвестен.

3. Солнечная агрегация нейтронов
Нейтроны фиксируют с помощью детекторов, которые регистрируют вторичные частицы, образующиеся в результате взаимодействия нейтронов с веществом.

Методов фиксации появления самих нейтронов нет, поэтому процесс агрегации нейтронов является вполне реальным.

Агрегированный солнечный ветер (см.гл.3.10.3. Формирование солнечного ветра) наполняет всю гелиосферу солнечной системы.

Расстояние от Солнца до Земли могут пролететь только нейтроны с энергией >150МэВ. Однако нейтроны с меньшей энергией могут агрегироваться в непосредственной близости от Земли, что демонстрирует «Портрет солнечных нейтрино» (см.гл.4.10.1).
Процесс образования нейтрино свидетельствует о местах распада нейтронов, а значит, ориентировочно, и местах их агрегации.

* * * Эти нейтроны активно присоединяются к ядрам атомов образуя не только углероду-14, но и массу других изотопов и элементов.