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宇宙線核破砕反応（ X過程とも呼ばれる）は、自然界で起こる一連の核反応であり、核合成を引き起こします。これは、宇宙線が物体に衝突することによって化学元素が生成される現象を指します。宇宙線は、地球外から飛来する高エネルギーの荷電粒子であり、陽子、アルファ粒子、そして多くの重元素の原子核などから構成されています。宇宙線の約1%は自由電子でもあります。
宇宙線は、陽子などの粒子が他の宇宙線を含む物質に衝突すると、核破砕を引き起こします。衝突の結果、衝突した物体から粒子（陽子、中性子、アルファ粒子）が放出されます。このプロセスは、深宇宙だけでなく、地球の上層大気や地殻表面（通常は地表から10メートル以内）でも、宇宙線の継続的な衝突によって起こっています。
宇宙線核破砕は、宇宙にリチウム、ベリリウム、ホウ素などの軽元素[ 1 ]や同位体ヘリウム3が存在する原因と考えられています。このプロセス（宇宙線核合成）は、1970年代に偶然発見されました。ビッグバン核合成のモデルでは、重水素の量が宇宙の膨張率と整合するには大きすぎると示唆されていたため、ビッグバン核合成後に重水素を生成できるプロセスに大きな関心が寄せられました。宇宙線核破砕は、重水素を生成する可能性のあるプロセスとして調査されました。結果として、核破砕では重水素をあまり生成できないことが判明しましたが、核破砕に関する新しい研究では、このプロセスがリチウム、ベリリウム、ホウ素を生成できることが示されました。実際、これらの元素の同位体は、太陽大気と比較して宇宙線原子核に過剰に存在している（一方、水素とヘリウムは宇宙線中にほぼ原始的な比率で存在している）。
宇宙線による核破砕の例としては、地球の大気中で中性子が窒素14原子核に衝突し、陽子、アルファ粒子、ベリリウム10原子核が生成され、最終的にホウ素10に崩壊するケースがある。あるいは、陽子が酸素16に衝突し、陽子2個、中性子1個、アルファ粒子1個、ベリリウム10原子核1個を生成するケースもある。ホウ素は直接生成されることもある。ベリリウムとホウ素は雨によって地上に降ってくる。[ 2 ]宇宙線による核破砕によって生成される核種の一覧については、「宇宙線生成核種」を参照のこと。
宇宙線における x 過程は、リチウム、ベリリウム、ホウ素の 5 つの安定同位体の核合成の主要な手段である。[ 3 ]陽子-陽子連鎖反応は5Heと5Liの非結合性のため 4Heを超えて進行できないため、[ 4 ]トリプルアルファ過程は4Heと12Cの間のすべての種をスキップするため、これらの元素は恒星核合成の主反応では生成されない。さらに、これらの元素の原子核 ( 7Liなど) は比較的弱く結合しているため、恒星内で急速に破壊され、有意な蓄積は起こらないが、新しい理論では7Liは主に新星爆発で生成されると示唆されている。[ 5 ]したがって、宇宙におけるこれらの元素の存在を説明するには、恒星の外で起こる別の核合成過程が必要であると仮定された。このプロセスは現在、宇宙線で起こることが知られており、低温と粒子密度が低いため、リチウム、ベリリウム、ホウ素の合成につながる反応が促進される。[ 3 ]
上記の軽元素に加えて、トリチウム、アルミニウム、炭素（炭素14）、リン（リン32）、塩素、ヨウ素、ネオンの同位体は、宇宙線による核破砕によって太陽系物質内で生成され、宇宙線核種と呼ばれます。これらは生成された大気や岩石中に閉じ込められたままなので、岩石が地球の表面またはその近くで露出していた期間を測定するのに非常に役立つものもあります。これは宇宙線放射性核種年代測定と呼ばれます。宇宙線核種の生成では、宇宙線が太陽系内の原子の原子核と相互作用し、宇宙線による核破砕を引き起こします。これらの同位体は、岩石や土壌などの地球物質、地球の大気、隕石などの地球外物質内で生成されます。宇宙線生成同位体を測定することで、科学者はさまざまな地質学的および天文学的プロセスに関する知見を得ることができます。宇宙線生成同位体には、放射性同位体と安定同位体の両方があります。よく知られている天然の放射性同位体には、トリチウム、炭素14、リン32などがあります。
宇宙線核破砕によって形成された核種が原始核種と呼ばれるか、宇宙起源核種と呼ばれるかは、その形成時期によって決まります（一つの核種が両方の分類に属することはありません）。地球上に存在するリチウム、ベリリウム、ホウ素の安定核種は、宇宙起源核種と同じプロセスで形成されたと考えられていますが、太陽系形成以前の宇宙線核破砕のより早い時期に形成されたため、定義上、原始核種であり、宇宙起源核種ではありません。一方、放射性核種であるベリリウム7は、同じ軽元素の範囲に属しますが、半減期が短すぎるため、太陽系形成以前に形成されたとは考えられず、原始核種にはなり得ません。宇宙線核破砕経路は環境中のベリリウム7の最も可能性の高い発生源であるため、この同位体は宇宙起源核種です。