HZE-ион
Ионы HZE — это высокоэнергетические ядра галактических космических лучей (ГКЛ), имеющие электрический заряд +3 е или более, то есть они должны быть ядрами элементов тяжелее водорода или гелия .
Аббревиатура "HZE" происходит от high (H), atomic number (Z) и energy (E). Ионы HZE включают ядра всех элементов тяжелее водорода (который имеет заряд +1 e ) и гелия (который имеет заряд +2 e ). Каждый ион HZE состоит из ядра без вращающихся электронов , что означает, что заряд иона такой же, как атомный номер ядра. Их источник не определен, но, как полагают, вероятно, это взрывы сверхновых . [1]
Состав и изобилие
Ионы HZE встречаются реже, чем протоны , например, составляя всего 1% ГКЛ по сравнению с 85% для протонов. [2] Ионы HZE, как и другие ГКЛ, движутся со скоростью, близкой к скорости света .
В дополнение к ионам HZE из космических источников, ионы HZE производятся Солнцем . Во время солнечных вспышек и других солнечных бурь ионы HZE иногда производятся в небольших количествах, вместе с более типичными протонами, [3], но их уровень энергии существенно меньше, чем у ионов HZE из космических лучей. [1]
Космическое излучение в основном состоит из высокоэнергетических протонов , ядер гелия и высокоэнергетических ионов с высоким Z (ионы HZE). Модели ионизации в молекулах , клетках , тканях и возникающий в результате этого биологический вред отличаются от высокоэнергетического фотонного излучения: рентгеновских лучей и гамма-лучей , которые производят низколинейную передачу энергии (низкую ЛПЭ) излучение от вторичных электронов .
Находясь в космосе , астронавты подвергаются воздействию протонов, ядер гелия и ионов HZE, а также вторичной радиации от ядерных реакций от частей или тканей космического корабля . [4]
ГКЛ обычно возникают за пределами Солнечной системы и в пределах галактики Млечный Путь , [5] но те, что за пределами Млечного Пути, состоят в основном из высокоэнергетических протонов с небольшой составляющей ионов HZE. [4] Пики энергетических спектров ГКЛ со средними энергетическими пиками до 1000 МэВ / а.е.м . и ядра (с энергиями до 10 000 МэВ / а.е.м. ) вносят важный вклад в эквивалент дозы. [4]
Проблемы со здоровьем, связанные с ионами HZE
Хотя ионы HZE составляют небольшую долю космических лучей, их высокий заряд и высокие энергии заставляют их вносить значительный вклад в общее биологическое воздействие космических лучей, делая их такими же значимыми, как протоны, в отношении биологического воздействия. [2] Наиболее опасными GCR являются тяжелые ионизированные ядра, такие как Fe 26+ , ядро железа с зарядом +26 e . Такие тяжелые частицы «гораздо более энергичны (миллионы МэВ ), чем типичные протоны, ускоренные солнечными вспышками (десятки-сотни МэВ)». [1] Поэтому ионы HZE могут проникать через толстые слои экранирования и ткани тела, «разрывая нити молекул ДНК, повреждая гены и убивая клетки». [1]
Для ионов HZE, которые возникают в результате событий солнечных частиц (SPE), существует лишь небольшой вклад в поглощенную дозу радиации человека . Во время SPE генерируется такое небольшое количество тяжелых ионов, что их воздействие ограничено. Их энергия на единицу атомной массы значительно меньше, чем у протонов, обнаруженных в том же SPE, что означает, что протоны вносят наибольший вклад в облучение тела астронавта во время SPE. [3]
Смотрите также
- Ядерная физика высоких энергий
- Космическое излучение
- Солнечные энергетические частицы
- Канцерогенез в результате воздействия космической радиации
- Влияние радиации на центральную нервную систему во время космического полета - HZE Влияние на здоровье ЦНС
- Быстрый тяжелый ион
- Космические лучи сверхвысокой энергии – частицы космических лучей с кинетической энергией более 1 ЭэВ.
Ссылки
- ^ abcd "Могут ли люди отправиться на Марс?". Science@NASA . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . 17 февраля 2004 г. Архивировано из оригинала 7 июня 2017 г. Получено 3 января 2017 г.
- ^ ab Schimmerling, Walter (5 февраля 2011 г.). "Космическая радиационная среда: введение" (PDF) . Риски для здоровья во внеземных средах. Ассоциация космических исследований университетов, Отделение наук о космической жизни . Получено 8 января 2013 г.
- ^ ab Kim, Myung-Hee Y.; Wilson, John W.; Cucinotta, Francis A.; Simonsen, Lisa C.; Atwell, William; Badavi, Francis F.; Miller, Jack (май 1999). Вклад ионов с высоким зарядом и энергией (HZE) во время солнечно-частичного события 29 сентября 1989 г. (Отчет). NASA Johnson Space Center ; Langley Research Center . hdl :2060/19990051001.
- ^ abc Cucinotta, FA; Durante, M. Риск радиационного канцерогенеза (PDF) . Программа исследований человека NASA (отчет). Риски для здоровья и производительности человека при выполнении космических исследовательских миссий. NASA. стр. 122–123 . Получено 6 июня 2012 г. .
- ^ "Галактические космические лучи". NASA / Goddard Space Flight Center . NASA. Архивировано из оригинала 2 декабря 1998 года . Получено 6 июня 2012 года .
Внешние ссылки
- "Линейная передача энергии / излучение с низкой ЛПЭ". Бесплатный словарь . Медицинский . Получено 2022-06-03 .
