¿Cuáles son los detalles de cómo se producen los neutrones como resultado de las partículas de rayos cósmicos que golpean la atmósfera de nuestro planeta?
Por ejemplo, ¿cuál es la vía que genera el mayor número de neutrones a partir de partículas de rayos cósmicos?
El artículo " Alteración de evento único " establece:
Un SEU ocurre debido a partículas cósmicas que chocan con átomos en la atmósfera, creando cascadas o lluvias de neutrones y protones. En geometrías submicrométricas profundas, esto afecta a los dispositivos semiconductores a nivel del mar.
Pero no describe el mecanismo.
El artículo de Wikipedia sobre el neutrón dice algo similar:
La radiación cósmica que interactúa con la atmósfera terrestre genera continuamente neutrones que pueden detectarse en la superficie.
¿Cuáles son los procesos, en detalle?
Bien, aquí hay algo concreto y cuantitativo, " Pautas para predecir perturbaciones de un solo evento en entornos de neutrones ":
Los neutrones en la atmósfera son el resultado de interacciones de espalación de rayos cósmicos con núcleos de nitrógeno y oxígeno. Una reacción típica es un protón de 1 GeV que fragmenta un núcleo de nitrógeno en partículas cargadas más ligeras y emite simultáneamente un par de neutrones.
Espalación de rayos cósmicos .
De " Ionización inducida por rayos cósmicos en la atmósfera: modelado completo y aplicaciones prácticas ":
... modelo numérico completo, que calcula la ionización inducida por rayos cósmicos en toda la atmósfera, desde el nivel del suelo hasta la estratosfera, en todo el globo. Los cálculos del modelo reproducen mediciones reales de la ionización atmosférica en toda la gama de parámetros, desde las regiones ecuatoriales hasta las polares y desde el mínimo solar hasta el máximo solar. En la sección 2.5 se proporciona una receta numérica detallada junto con la función de rendimiento de ionización tabulada precalculada (Tablas 1 y 2). Usando este método, se puede calcular fácilmente el CRII para cualquier ubicación y condiciones deseadas, en lugar de usar, por ejemplo, una tasa de conteo de monitor de neutrones como proxy.
No lo describe, pero se utiliza la herramienta de simulación CORSIKA (Cosmic Ray Simulations for Kascade) .
Google-fu :quantitative neutrons cosmic rays atmosphere
Entre lo que he aprendido sobre los rayos cósmicos y lo que puedo encontrar en línea (ejemplo: http://www.fisica.unlp.edu.ar/~veiga/experiments.html ), parece que la principal fuente de neutrones en los rayos cósmicos Las lluvias de rayos son la desintegración de los núcleos atómicos que son golpeados por los rayos cósmicos o sus productos de descomposición.
Como sabrán, los rayos cósmicos ingresan a la atmósfera con enormes cantidades de energía, por lo que cuando uno golpea un núcleo, va a romper la estructura nuclear. El efecto neto podría ser cualquier cosa, desde simplemente expulsar una sola partícula hasta romper todo el núcleo en varios pedazos, como en la fisión nuclear; depende de la energía del rayo cósmico y del tipo de átomo/molécula que golpea. Si el rayo cósmico es especialmente de alta energía, los productos de la reacción también tendrán altas energías y podrán interactuar con otros núcleos, repitiendo el mismo proceso. En estas interacciones se produce una amplia variedad de partículas, incluidos neutrones, piones, kaones y otros hadrones.
La espalación de los núcleos de los átomos de aire es la forma más fácil: hay neutrones expulsados del núcleo directamente o emitidos por elementos radiactivos, que fueron activados por los rayos cósmicos.
También se pueden producir neutrones por hadronización de quarks-gluones-plasma o por captura de electrones en núcleos de aire.
dmckee --- gatito ex-moderador