นิวไคลด์คอสมิกเจนิก (หรือไอโซโทปคอสมิกเจนิก ) คือนิวไคลด์ ( ไอโซโทป ) หายากที่เกิดขึ้นเมื่อ รังสีคอสมิกพลังงานสูงทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสของอะตอมในระบบสุริยะทำให้เกิดการปลดปล่อยนิวคลีออน (โปรตอนและนิวตรอน) ออกจากอะตอม (ดูการแตกตัวของอะตอมจากรังสีคอสมิก ) นิวไคลด์เหล่านี้เกิดขึ้นในวัสดุของโลก เช่นหินหรือดินในชั้นบรรยากาศของโลกและในวัตถุจากนอกโลก เช่นอุกกาบาตการวัดนิวไคลด์คอสมิกเจนิกช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจ กระบวนการ ทางธรณีวิทยาและดาราศาสตร์ ได้หลากหลาย นิวไคลด์คอสมิกเจนิก มีทั้งแบบกัมมันตรังสี และแบบเสถียรตัวอย่างของกัมมันตรังสีเหล่านี้ ได้แก่ทริเทียมคาร์บอน-14และฟอสฟอรัส-32

เชื่อกันว่านิวไคลด์ดั้งเดิมที่มีน้ำหนักเบา (เลขอะตอมต่ำ) บางชนิด(ไอโซโทปของลิเธียมเบริลเลียมและโบรอน) ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นเฉพาะในช่วง บิ๊กแบง เท่านั้น แต่ยังถูกสร้างขึ้นหลังจากบิ๊กแบงด้วย แต่ก่อนการควบแน่นของระบบสุริยะ โดยกระบวนการสปัลเลชันของรังสีคอสมิกบนก๊าซและฝุ่นระหว่างดาวฤกษ์ ซึ่งอธิบายถึงความอุดมสมบูรณ์ของพวกมันในฝุ่นคอสมิกที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับความอุดมสมบูรณ์บนโลก นอกจากนี้ยังอธิบายถึงความอุดมสมบูรณ์ของโลหะทรานซิชัน ช่วงต้น ก่อนเหล็กในตารางธาตุด้วย กล่าวคือ การสปัลเลชันของเหล็กโดยรังสีคอสมิกทำให้เกิดสแกนเดียมไปจนถึงโครเมียมในด้านหนึ่ง และฮีเลียมไปจนถึงโบรอนในอีกด้านหนึ่ง^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติที่กำหนดโดยพลการสำหรับนิวไคลด์คอสมิกเจนิกที่ก่อตัวขึ้น "ในแหล่งกำเนิดในระบบสุริยะ" (หมายถึงภายในชิ้นส่วนที่รวมตัวกันแล้วของระบบสุริยะ) ป้องกันไม่ให้นิวไคลด์ดั้งเดิมที่ก่อตัวขึ้นจากการแตกตัวของรังสีคอสมิกก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะถูกเรียกว่า "นิวไคลด์คอสมิกเจนิก" แม้ว่ากลไกการก่อตัวของพวกมันจะเหมือนกันทุกประการก็ตาม นิวไคลด์เหล่านี้ยังคงมาถึงโลกในปริมาณเล็กน้อยในรังสีคอสมิก และก่อตัวขึ้นในอุกกาบาต ในชั้นบรรยากาศ บนโลก "แบบคอสมิกเจนิก" อย่างไรก็ตาม เบริลเลียม ( เบริลเลียม-9 ที่เสถียรทั้งหมด ) มีอยู่ ^{[ 2 ]}ในระบบสุริยะดั้งเดิมในปริมาณที่มากกว่ามาก โดยมีอยู่ก่อนการควบแน่นของระบบสุริยะ และดังนั้นจึงมีอยู่ในวัสดุที่ระบบสุริยะก่อตัวขึ้น

เพื่อให้เห็นความแตกต่างในอีกแง่มุมหนึ่งช่วงเวลาของการก่อตัวจะเป็นตัวกำหนดว่านิวไคลด์ที่เกิดจากการแตกตัวของรังสีคอสมิกกลุ่มใดจะถูกเรียกว่านิวไคล ด์ ดั้งเดิมหรือนิวไคลด์คอสมิกเจนิก (นิวไคลด์หนึ่งไม่สามารถอยู่ในทั้งสองประเภทได้) ตามธรรมเนียมแล้ว นิวไคลด์เสถียรบางชนิดของลิเธียม เบริลเลียม และโบรอน เชื่อกันว่าเกิดจากการแตกตัวของรังสีคอสมิกในช่วงเวลาระหว่างบิ๊กแบงและการก่อตัวของระบบสุริยะ (จึงทำให้นิวไคลด์เหล่านี้เป็นนิวไคลด์ดั้งเดิมตามคำจำกัดความ) ไม่ได้ถูกเรียกว่า "คอสมิกเจนิก" แม้ว่าพวกมันจะเกิดขึ้นจากกระบวนการเดียวกันกับนิวไคลด์คอสมิกเจนิก (แม้ว่าจะเกิดขึ้นในเวลาที่เร็วกว่าก็ตาม) ^{[ 1 ] [ 3 ]}นิวไคลด์ดั้งเดิมเบริลเลียม-9 ซึ่งเป็นไอโซโทปเบริลเลียมที่เสถียรเพียงชนิดเดียว เป็นตัวอย่างของนิวไคลด์ประเภทนี้

ในทางตรงกันข้าม แม้ว่าไอโซโทปรังสีเบริลเลียม-7และเบริลเลียม-10จะอยู่ในกลุ่มธาตุเบา 3 ชนิด (ลิเธียม เบริลเลียม โบรอน) ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการสังเคราะห์ นิวเคลียสแบบสปัลเลชันโดยรังสีคอสมิก แต่ทั้งสองนิวไคลด์นี้มีครึ่งชีวิตสั้นเกินไป (53 วัน และประมาณ 1.4 ล้านปี ตามลำดับ) ที่จะเกิดขึ้นก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะ ดังนั้นจึงไม่สามารถเป็นนิวไคลด์ดั้งเดิมได้ เนื่องจากเส้นทางการสปัลเลชันโดยรังสีคอสมิกเป็นแหล่งกำเนิดเดียวที่เป็นไปได้ของเบริลเลียม-7 และเบริลเลียม-10 ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจึงจัดเป็นไอโซโทปที่เกิดจากรังสีคอสมิก (cosmogenic)

ต่อไปนี้เป็นรายชื่อไอโซโทปรังสีที่เกิดจากการกระทำของรังสีคอสมิกรายชื่อนี้ยังประกอบด้วยโหมดการผลิตของไอโซโทปด้วย^{[ 4 ​​]}นิวไคลด์คอสมิกส่วนใหญ่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ แต่บางส่วนเกิดขึ้นในแหล่งกำเนิดในดินและหินที่สัมผัสกับรังสีคอสมิก โดยเฉพาะแคลเซียม-41 ในตารางด้านล่าง

ดังที่เห็นในตารางข้างต้น มีนิวไคลด์คอสมิกที่มีประโยชน์หลากหลายชนิดที่สามารถวัดได้ในดิน หิน น้ำบาดาล และชั้นบรรยากาศ^{[ 5 ]}นิวไคลด์เหล่านี้ทั้งหมดมีลักษณะร่วมกันคือไม่มีอยู่ในวัสดุที่เป็นตัวกลางในขณะที่เกิดการก่อตัว นิวไคลด์เหล่านี้มีความแตกต่างทางเคมีและแบ่งออกเป็นสองประเภท นิวไคลด์ที่น่าสนใจคือก๊าซเฉื่อยซึ่งเนื่องจากพฤติกรรมเฉื่อยจึงไม่ถูกดักจับในแร่ที่ตกผลึก หรือมีครึ่งชีวิตสั้นพอที่จะสลายตัวไปตั้งแต่การสังเคราะห์นิวเคลียสแต่มีครึ่งชีวิตยาวพอที่จะสะสมความเข้มข้นที่วัดได้ ประเภทแรกได้แก่ การวัดปริมาณของ81Kr ^และ 39Ar ^ในขณะที่ประเภทหลังได้แก่ การวัดปริมาณของ^10Be , ^14Cและ^26Al

ปฏิกิริยารังสีคอสมิกสามประเภทสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อรังสีคอสมิกกระทบกับสสาร ซึ่งจะผลิตนิวไคลด์คอสมิกที่วัดได้^{[ 6 ]}

• การแตกตัวของรังสีคอสมิกซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่พบได้บ่อยที่สุดในบริเวณใกล้พื้นผิวโลก (โดยทั่วไปอยู่ที่ระดับความลึก 0 ถึง 60 เซนติเมตร) และสามารถสร้างอนุภาคทุติยะซึ่งสามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาเพิ่มเติมเมื่อเกิดปฏิสัมพันธ์กับนิวเคลียสอื่น เรียกว่า การชนกันแบบต่อเนื่อง ( collision cascade )
• การจับมิวออนซึ่งแพร่กระจายในระดับความลึกไม่กี่เมตรใต้พื้นผิว เนื่องจากมิวออนมีปฏิกิริยาน้อยกว่าโดยธรรมชาติ ในบางกรณี มิวออนพลังงานสูงสามารถเข้าถึงระดับความลึกที่มากกว่าได้^{[ 7 ]}
• การจับนิวตรอนซึ่งเนื่องจากนิวตรอนมีพลังงานต่ำ จึงถูกจับเข้าไปในนิวเคลียส โดยส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นกับน้ำ แต่กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับหิมะ ความชื้นในดิน และความเข้มข้นของธาตุต่างๆ เป็นอย่างมาก

เนื่องจากโลกมีลักษณะโป่งออกที่เส้นศูนย์สูตร และภูเขาและร่องลึกในมหาสมุทรทำให้เกิดการเบี่ยงเบนหลายกิโลเมตรเมื่อเทียบกับทรงกลมเรียบสม่ำเสมอ รังสีคอสมิกจึงพุ่งชนพื้นผิวโลกอย่างไม่สม่ำเสมอตามละติจูดและระดับความสูง ดังนั้นจึงต้องทำความเข้าใจปัจจัยทางภูมิศาสตร์และธรณีวิทยาหลายประการเพื่อให้สามารถกำหนดฟลักซ์ของรังสีคอสมิกได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น ความดันบรรยากาศซึ่งแปรผันตามระดับความสูง สามารถเปลี่ยนแปลงอัตราการผลิตนิวไคลด์ภายในแร่ธาตุได้ถึง 30 เท่าระหว่างระดับน้ำทะเลและยอดเขาสูง 5 กิโลเมตร แม้แต่ความแปรผันของความลาดชันของพื้นดินก็สามารถส่งผลต่อระยะทางที่มิวออนพลังงานสูงสามารถทะลุผ่านใต้พื้นผิวได้^{[ 8 ]}ความแรงของสนามแม่เหล็กโลกซึ่งแปรผันตามเวลาส่งผลต่ออัตราการผลิตนิวไคลด์คอสมิก แม้ว่าบางแบบจำลองจะถือว่าความแปรผันของความแรงของสนามเฉลี่ยออกไปในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาและไม่ได้นำมาพิจารณาเสมอไป

• กัมมันตภาพรังสีในสิ่งแวดล้อม