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宇宙射线中有氦3元素吗

发布时间: 2022-06-23 05:05:52

1. 宇宙射线的穿透力有多强

宇宙射线是来自于宇宙中的具有相当大能量的带电粒子流的总称。不同的粒子,有不同的穿透力。
研究发现,大多数 的宇宙射线是单纯的质子(氢原子核),少量是氦原子核(α粒子),还有极少量是电离状态的重元素和其他亚原子粒子,如正电子、μ介子和π介子,还有一些是γ射线和超高能中微子。
在宇宙空间中,宇宙射线的密度和能量值都非常高,如果没有防护,对航行在行星际空间的太空船上的的宇航员会造成非常严重的安全威胁。但在地球上,宇宙射线的威胁就小得多了,因为,有一层厚厚的大气层在保护着我们。
绝大多数的宇宙射线都会被大气层阻挡,无法到达地面。几乎所有外来的高能宇宙线,除中微子外,在穿过大气层时都要与大气中的氧、氮等原子核发生碰撞,并转化出次级宇宙线粒子,而次级粒子中的一部分有足够能量产生下一代粒子,如此下去,会产生一个庞大的粒子群。这一现象是1938年由法国人奥吉尔在阿尔卑斯山观测发现的,并取名为“广延大气簇射”。在广延大气簇射过程中,能量低于10^14电子伏特的粒子很难到达3000米以下的低空,并且在距地面2万米的高度上强度最强。地球高层大气中的电离层,就是这样形成的。大气层中的臭氧层,也形成于宇宙射线。
关于这些射线的穿透力,α粒子只需要一张薄薄的纸就可以阻挡,所以在地面上,没有α粒子了。质子的穿透力随它携带的能量不同而不同。而高能质子则有很强的穿透性,例如10MeV质子需要0.06厘米铝来实现完全防护,100MeV则需要3.7厘米厚铝,1000MeV则需要150厘米厚的铝。但有大气层的防护,高能质子也到不了地面。重元素粒子和其他亚原子也在高空就与大气分子碰撞后衰变为其他粒子,同时损失能量,即使能到达地面,也对人体无害了。至于中微子,基本不会受到阻挡,会穿越人体甚至地球,而且不会损失能量。也正是如此,再多的中微子,也对人体无害。
当然,如果宇宙射线过于强烈,以至于影响到大气层本身,那就会有些麻烦。有科学家猜测,地球历史上多次生物大灭绝事件,其中一些可能与宇宙射线爆发有关。

2. 宇宙辐射主要由高能量的什么组成

宇宙辐射主要由高能量电子流组成。电子流的速度不仅取决于宇宙辐射的频率,还取决于宇宙辐射的强度。比如平时太空中游离的电子基本处于风平浪静的动态之中,只有太阳风等产生兴风作浪时,受太阳风能量的作用,也使大气层中游离的电子被感染成为宇宙辐射的赝品。

3. 放射性物质发出的射线有哪3种

α粒子是一种氦原子核,β射线是电子,γ射线是高能量质子。
这里有一些介绍:
http://www.zxhx.org/Article/Class34/200511/20051109232211.htm
http://www.sxgjzx.net.cn/zkwlw/zkwlw/Article_Print.asp?ArticleID=1988

α射线
也称“甲种射线”。是放射性物质所放出的α粒子流。它可由多种放射性物质(如镭)发射出来。α粒子的动能可达几兆电子伏特。从α粒子在电场和磁场中偏转的方向,可知它们带有正电荷。由于α粒子的质量比电子大得多,通过物质时极易使其中的原子电离而损失能量,所以它能穿透物质的本领比β射线弱得多,容易被薄层物质所阻挡。从α粒子的质量和电荷的测定,确定α粒子就是氦的原子核。
β射线
也称“乙种射线”。它是由放射性原子核所发出的电子流。电子的动能可达几兆电子伏特以上,由于电子质量小,速度大,通过物质时不易使其中原子电离,所以它的能量损失较慢,穿透物质的本领比α粒子强。实质上它是高速运动的电子流。
γ射线
γ射线与X射线、光、无线电波一样,为一种电磁辐射,是原子核内所发出的电磁波。原子核从能量较高的状态过渡到能量较低的状态时所放出的能量常以γ射线形式出现。γ射线也称为“丙种射线”。带电粒子的轫致辐射,基本粒子转化过程中发生的湮没,以及原子核的衰变过程中都产生γ射线。它的穿透本领极强。
X射线
X射线的特征是波长非常短,频率很高。因此X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。能量和穿透本领都较大叫做硬X射线,波长长的X射线则叫做软X射线。X射线已经在晶体结构研究、金属探勘,医学和透视等方面,得到了广泛的应用,
给人类带来了莫大的福音。
http://rcs.wuchang-e.com/RESOURCE/XX/XXZR/ZRBL/XXJSZSCD/8841_SR.HTM
http://www.nsfz.cn/ywj/wll/swfw/ShowArticle.asp?ArticleID=859

宇宙射线
简称“宇宙线”。来自宇宙空间的高能粒子流。宇宙射线分为两类:一是原宇宙线,是来自地球以外的高能带电粒子,其中约有91.5%是质子,7.8%是氦核(α粒子),其余是碳(C)、氮(N)、氧(O)及铁(Fe)等重原子核,能量极高,可达1020电子伏特以上。二是次级宇宙射线,由于宇宙射线进入大气层后,和空气中原子核发生碰撞,引起核的分裂并产生一系列其他粒子,通过这些粒子与周围物质的相互作用及自身的转变,形成次级宇宙射线,其成分中有一半以上是μ子,这部分射线穿透本领很大,能透入深水和地下,称“硬性部分”。另一部分主要是电子和光子,穿透本领较小,称“软性部分”。由于初级宇宙射线能量极高,生物到大气层外时,就可能受到它的伤害或影响,同时它能引起许多目前无法用人工实现的核反应和基本粒子转变过程。又因为它可能与太阳和某些恒星的活动以及各种地球物理现象有密切关系,故对宇宙射线的研究意义重大。

射线的防护
α粒子、β射线、γ射线以及中子,是核物理实验中经常要遇到的,在研究核反应,原子核的结构等方面,它们也是相当重要的实验手段。但是,它们对人的身体是有害的,因此在使用、接触这些射线时必须加以屏蔽和防护。然而由于各种射线的性质不同,采用的防护手段和材料各有不同。(1)对α粒子的防护:由于α粒子较大,又带有两个电子电量的电荷,因此,它的穿透本领较弱。甚至一张纸就能把它挡住,但它的电离本领较大。故在使用α放射源,或接触α射线时,主要不是考虑外防护,而是不要使α粒子进入体内。因为人的皮肤可使α粒子进入不了体内。但如果实验完不洗手就吃东西,使很多α粒子进入体内,它会使食道内壁电离而受到严重的损防。因此,使用α放射源,要防止通过口或伤口处进入体内,不造成伤害。(2)对β射线的防护:β射线是高速运动的电子,它的穿透本领较强,但不如γ射线和中子的穿透本领强。对β射线的防护要注意它的次级效应。这是因为,高速运动的电子,与物质相互作用时,产生轫致辐射(γ光子)。特别是与重粒子相互作用,轫致辐射相当厉害。例如,在接触β射线时,为保护眼睛,应该用普通的玻璃眼镜,不能用铅玻璃或较重物质的眼镜。因为较重的物质与β射线作用,在镜片上产生非常强的轫致辐射,虽然β粒子被防护了,但其次级的射线,将会伤害眼睛。(3)γ射线的防护:对γ射线主要是防护外照射。一般采用较重的物质,如铅等来防护。一般CO60γ辐射源,都放置在铅罐中。(4)对中子的防护:在使用中子放射源时,要特别注意。因为中子通过人体时,和人体中的一些元素发生核反应,有可能产生放射性同位素、造成内部照射,而中子的穿透本领极强。这是因为,中子不带电,不受原子核库仑场的作用。它可在原子之间的空隙中直穿而过。它和较重原子核的作用,能量减少很小。故在防护中子时均采用两层防护。内层采用较轻的物质,使和中子在碰撞中迅速减慢,使较快的中子变成慢速中子,然后再用较重的物质将其屏蔽。达到安全防护的目的。在运送中子源的罐中,内层多用石腊外部用铅或钢罐。

【卢瑟福】 Rutherford, Ernest(1871~1937年)物理学家。生于新西兰,长期在英国工作。在原子结构和放射性研究方面做出了重要的贡献。1899年发现放射性辐射中的两种成分,并由他命名为α射线和β射线,接着又发现新的放射性元素“钍”。1902年与英国化学家素第一起提出原子自然蜕变理论。1911年根据α粒子的散射实验(卢瑟福实验)最先发现原子核的存在,并提出了关于原子结构的行星模型。1919年用α粒子轰击氮原子而获得氧的同位素,第一次实现了元素的人工嬗变。

法国物理学家亨利·贝克勒尔(Henri Becquerel)在1896年发现,特定物质释放的某种射线不受化学变化或吸收光线的影响。换句话说,放射性与原子的电子状态和原子光谱无关。具有穿透性的射线来自原子核的自然分裂或衰减,被称作放射性原子核。核吸引力和电排斥力之间的不稳定平衡使得一些原子核不稳定。(多数是重核,但并不绝对。)这些原子核消除多余的不稳定能量以转变得更稳定,成为能量较少的原子核。在此过程中,放射线以α、β或γ射线三种方式释放出来。由于是首次发现,这三种射线按照希腊字母表的前三个字母来命名的,它们后来被更具体地加以识别。α射线是高速的氦原子核(两个中子和两个质子),如我们已提到的,β射线是电子,γ射线是高能量质子,甚至比X射线的频率和能量都高。
在这些自然出现的放射过程中,我们发现有趣的元素转换的例子,这是中世纪淘金者长期的追求。例如,一个铅原子释放一个电子或β射线可以自然衰减成一个铋原子。释放的电子来自原子核中的自然转换:中子变成或衰减成一个质子和一个有能量的电子。这种变化结果净增了原子核中的质子数(原子数增加一个),它导致铅转变成铋——周期表中下一个更高的元素。
镭释放α射线后自身转变为氡。顺便说一下,镭-α射线衰减是造成一些建筑物中多余氡气体的罪魁祸首。建筑材料中少量镭持续衰减成氡,它是你家中与空气混合在一起的放射性气体。如果空气流通不好(这在储藏室中是很常见的),氡气可能聚集成具有潜在危险。不幸的是,氡气既无色又无味,只有特殊的敏感器材才能探测和监控。
γ射线不会带来任何转换,但是它清楚地说明了原子核中的量化核子状态。例如,活跃的钡原子核会自然释放出高能量的γ射线以回到基态。这与氢原子的情况类似,当氢原子的电子从活跃的状态降到基态,它释放出光子。现在我们谈的是原子核中的核子状态,而不是原子中的电子状态。原子核状态的能量远远高于原子中电子的能量(一般高100万倍)。因此从原子核中释放的γ射线比原子光谱能量更高,穿透力更强。过程是相同的,但是核光谱却反映原子核中子和质子的量子化状态。

4. 人类制造过很多元素,哪些元素在宇宙中很难自然产生

欧洲核子研究中心(CERN)和来自世界各地其他研究所一大批研究人员组成的阿尔法磁谱仪(AMS)合作研究,现在提出了一系列对宇宙氦同位素3He和4He性质的精确测量,这些测量数据是由位于国际空间站(ISS)的分光计阿尔法磁谱仪收集。进行这项研究的研究人员之一阿尔贝托·奥利瓦(Alberto Oliva)解释说:氦是宇宙射线中含量最丰富的元素之一,它由两种同位素组成,即氦-4和氦-3。氦-4或氦-3,是一种氦同位素,主要在大爆炸后的前三分钟和恒星核合成中产生。

值得注意的是,这些测量揭示了3He/4He通量比刚度的依赖关系可以用一个幂律来描述,这与高能下的B/O和B/C光谱指数一致。研究宇宙射线中的同位素(例如质子、氘、锂-6和锂-7、铍-7、铍-9和铍-10),最大限度地利用Tracker、TOF和RICH的组合功率,将能够揭示更多关于宇宙射线的产生和传播,以及太阳调制的影响。也许我们会发现一些根本没有预料到的东西,就像去到以前没有其他测量方法的地方一样。

5. 地球上哪些物质含有氦-3并且可提取出来的我看月球表面存在氦-3资源的大部分都是陨石坑范围。

氦是惰性元素,极难与其他物质化合,所以不存在“那些物质含有氦3”这种说法。氦元素的原子量为4,其原子核内含有2个质子和2个中子;氦3是氦的同位素,原子量为3,其原子核内含有2个质子和1个中子。

目前应用的氦气主要是从地下开采的天然气中分离出来的,靠近放射性物质矿层的天然气层含有氦气,混合比约在0.5%以下。它的来源是放射性物质的α射线(高速氦核)。由于放射性元素发射出的α射线没有单个中子的(即氦3),所以氦3在地球上的含量极其稀少,相对丰度仅是0.000137%。

月球表面土壤中所含的氦3来自太阳风和宇宙线粒子的撞击。由于月球没有大气层,高速氦核可以直接轰击月球土壤,并在土壤中富集。地球的高层大气也会受到这样的轰击,但由于大气层没有固体的富集作用,所以地球留不住来自太空的氦3。

“也就是说氦-3可能来至撞击月球的陨石,那么这些陨石可能携带大量的氦-3,或者构成陨石的一切条件可能产生氦-3。”这种说法没有根据。由于陨石撞击造成的扰动会破坏固体富集效应,月球陨石坑周围的土壤中氦3含量可能更低。

6. 星际旅行中你没法加燃料呀,但是能量却可以从宇宙中获取,比如宇宙中有好多氦三可以用来发电,但没了燃料

当飞船的速度接近光速时,飞船就会停止输出动力靠惯性飞行;飞船被目的星系的引力捕捉到后飞船就反向输出动力来减速,飞船所消耗的能量只是在加速和减速期间,飞行靠的是惯性。
未来通过虫洞进行星际飞行会节省更多时间。

7. 宇宙射线的成分

亨利·贝克勒1896年发现放射性后,许多人认为大气中的电流(地球大气层的电离)仅来自于土中放射性物质或产生出的放射性气体(氡气的同位素)的辐射。1900至1910年,十年内逐增高度的电离率测量显示出一个能够通过空气对电离辐射的吸收解释的降值。其后,维克托·赫斯于1912年利用一个热气球,带着三台静电计,登上了5300米的高空。他探测到电离率增长到大约地面率的四倍。他得出的结论是“我的观察结果最好的解释是设想一种高穿透力的射线从上部进入大气层。”维克托·赫斯因为这次后人命名为“宇宙线”(cosmic rays)的发现于1936年获得诺贝尔物理学奖。
宇宙线大致可以分成两类:原生和衍生宇宙线。 来自太阳系外的天文物理产生的宇宙线是原宇宙线;这些原宇宙线会和星际物质作用产生衍生(二次)宇宙线。太阳在产生闪焰时,也会产生一些低能量的宇宙线。在地球大气层外的原宇宙线,确实的成分,取决于观测能量谱的哪些部分。不过,一般情况下,进入的宇宙线几乎90%是质子,9%是氦核(α粒子),和大约1%是电子。氢和氦核的比例(质量比氦核是28%)大约与这些元素在宇宙中的元素丰度(氦的质量占24%)相同。
其余丰富的部分是来自于恒星核合成最终产物的其它重原子核。衍生宇宙线包含其它的原子核,它们不是丰富的核合成或大爆炸的最终产物,原生的锂、铍、和硼。这些较轻的原子核出现在宇宙线中的比例远大于在太阳大气层中的比例(1:100个粒子),它们的丰度大约是氦的10。
这种丰度的差异是衍生宇宙线造成的结果。当宇宙线中重的原子核成分,即碳和氧的原子核,与星际物质碰撞时,它们分裂成较轻的锂、铍、硼原子核(此过程被称为宇宙射线散裂)。被发现的锂、铍和硼的能谱比来自碳或氧的更为尖细,这个值暗示有少数的宇宙射线散裂是由更高能量的原子核产生的,推测大概是因为它们是从银河的磁场逃逸出来的。散裂也对宇宙线中的钪、钛、钒和锰离子等的丰度负责,它们是宇宙线中的铁和镍原子核与星际物质撞击产生的(参见天然的背景辐射)。
即使卫星实验在原宇宙线中发现一些反质子和正电子存在的证据,但没有复杂的反物质原子核(例如反氦核)存在的证据。在原宇宙线中观测到的反物质丰度是符合它们也能由原宇宙线在深太空和普通物质撞击,在衍生宇宙线的程序中产生的理论。例如,一种在实验室中产生反质子的标准方法是以能量大于6GeV的质子去撞击其他的质子,而在原宇宙线中很轻易的就有许多质子的能量超过这个数值。无论是否在银河系中,当简单的反物质能够由这种程序产生时(不是在大气层的高层),它们仍可能传播遥远的距离抵达地球,而不会在星际空间中与其他的氢原子碰撞而湮灭。抵达地球的反质子特征是能量最多只有2GeV,显示它们产生的过程在基本上与宇宙线中的质子是截然不同的。
在过去,人们认为宙线的通量随着时间的推移一直是相当稳定。最近的研究显示,以1.5至2千年的时间尺度,有证据显示在过去的40,000年,宇宙线的通量是有变化的。

8. 宇宙中还有地球上没有的元素吗有什么依据

1869年,俄罗斯化学家门捷列夫将当时发现的66种元素排列成著名的元素周期表,并预言了新元素的存在和性质。迄今为止,已发现118种元素,其中92种为天然元素,26种为合成元素。铀元素92是地球上原子序数最大的天然元素。原子序数大于92的人工超铀元素都是不稳定的放射性元素。那么,这个元素列表有没有尽头?会有新的元素吗?


如果我们银河系的初始状态是全氢的话,那么第一代恒星应该都是由氢组成的;第一代恒星死亡后,各种元素产生的扩散,使得银河系的组成发生了变化,所以原来的第二代和第三代恒星的原始组成就复杂了。

我们的太阳现在正处于氢燃烧阶段,但有铁等重元素,所以我们可以肯定它不是第一代恒星。而地球只能由第一代或第二代恒星的残骸形成。地球的铁心,地球上的各种元素和放射性物质都显示了这一点。这就是为什么地球上有这么多的元素。

9. 宇宙射线是撞击大气中的什么元素产生中子的

应该是氦的中子 今年科学家对介子研究比较多 你可以自己研究一下

这问题很有研究价值 不过氦的中子肯定存在

10. 宇宙射线是什么NASA说今晚12点到3点30有宇宙射线,该怎么样做

宇宙射线是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的带电粒子流的总称。

通常携带有较高的能量。其中大约89% 的宇宙线是质子(氢原子核),10%是α粒子(氦原子核),还有1%是重元素。这些原子核构成宇宙线的99%。其他是电子(β粒子)、γ-射线和超高能中微子只占极小的一部分。

由于地球外面包裹着一层厚厚的大气层,大气层的上部有范围很大的一层,叫电离层,电离层保护了地球上的生物免受宇宙射线的损害。所以宇宙射线来了,不需要做什么来防范。

(10)宇宙射线中有氦3元素吗扩展阅读:

射线的发现:

1912年,德国科学家韦克多·汉斯带着电离室在乘气球升空测定空气电离度的实验中,发现电离室内的电流随海拔升高而变大,从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的,于是有人为之取名为“宇宙射线”。

宇宙线亦称为宇宙射线,是来自外太空的带电高能次原子粒子。它们可能会产生二次粒子穿透地球的大气层和表面。射线这个名词源自于曾被认为是电磁辐射的历史。

主要的初级宇宙射线(来自深太空与大气层撞击的粒子) 成分在地球上一般都是稳定的粒子,像是质子、原子核、或电子。但是,有非常少的比例是稳定的反物质粒子,像是正电子或反质子,这剩余的小部分是研究的活跃领域。

大约89% 的宇宙线是单纯的质子或氢原子核,10%是氦原子核或α粒子,还有1%是重元素。这些原子核构成宇宙线的99%。孤独的电子(像是β粒子,虽然来源仍不清楚),构成其余1%的绝大部分;γ射线和超高能中微子只占极小的一部分。

参考资料:宇宙射线 网络

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