HZE ион
Ионы HZE — это высокоэнергетический ядер компонент галактических космических лучей (ГКЛ), которые имеют электрический заряд +3 e или больше, то есть они должны быть ядрами элементов тяжелее водорода или гелия .
Аббревиатура «HZE» происходит от высокого (H), атомного номера (Z) и энергии (E). К ионам HZE относятся ядра всех элементов тяжелее водорода (имеющего заряд +1 e ) и гелия (имеющего заряд +2 e ). Каждый ион HZE состоит из ядра без вращающихся электронов , а это означает, что заряд иона равен атомному номеру ядра. Их источник не определен, но предполагается, что это взрывы сверхновых . [1]
Состав и изобилие
[ редактировать ]Ионы HZE встречаются редко по сравнению с протонами , например, составляя всего 1% ГКЛ против 85% у протонов. [2] Ионы HZE, как и другие ГКЛ, движутся со скоростью, близкой к скорости света .
Помимо ионов HZE из космических источников, ионы HZE производятся Солнцем . Во время солнечных вспышек и других солнечных бурь ионы HZE иногда образуются в небольших количествах вместе с более типичными протонами. [3] но их энергетический уровень существенно меньше, чем у ионов HZE космических лучей. [1]
Космическое излучение состоит в основном из протонов высоких энергий , ядер гелия и ионов высокой энергии с высоким Z (ионы HZE). Характер ионизации в молекулах , клетках , тканях и возникающий в результате биологический вред отличаются от фотонного излучения высокой энергии: рентгеновских лучей и гамма-лучей , которые производят излучение с низкой линейной передачей энергии (низкой ЛПЭ) от вторичных электронов .
Находясь в космосе , астронавты подвергаются воздействию протонов, ядер гелия и ионов HZE, а также вторичной радиации в результате ядерных реакций от частей или тканей космического корабля . [4]
ГКЛ обычно возникают за пределами Солнечной системы и внутри галактики Млечный Путь . [5] но те, что находятся за пределами Млечного Пути, состоят в основном из высокоэнергетических протонов с небольшим компонентом ионов HZE. [4] Пики энергетических спектров ГКЛ со средней энергией до 1000 МэВ / а.е.м . и ядра (с энергией до 10000 МэВ / а.е.м .) вносят важный вклад в эквивалент дозы. [4]
Проблемы со здоровьем, связанные с ионами HZE
[ редактировать ]Хотя ионы HZE составляют небольшую часть космических лучей, их высокий заряд и высокая энергия заставляют их вносить значительный вклад в общее биологическое воздействие космических лучей, что делает их такими же важными, как и протоны, с точки зрения биологического воздействия. [2] Наиболее опасными ГКЛ являются тяжелые ионизированные ядра, такие как Fe. 26+ , ядро железа с зарядом +26 е . Такие тяжелые частицы «гораздо более энергичны (миллионы МэВ ), чем типичные протоны, ускоряемые солнечными вспышками (от десятков до сотен МэВ)». [1] Таким образом, ионы HZE могут проникать сквозь толстые слои защиты и тканей тела, «разрывая нити молекул ДНК, повреждая гены и убивая клетки». [1]
Ионы HZE, которые возникают в результате событий солнечных частиц человеком (SPE), вносят лишь небольшой вклад в поглощенную дозу радиации. Во время SPE образуется настолько мало тяжелых ионов, что их действие ограничено. Их энергия на единицу атомной массы значительно меньше, чем у протонов, обнаруженных в том же СПС, а это означает, что протоны вносят наибольший вклад в облучение тела космонавта во время СПС. [3]
См. также
[ редактировать ]- Ядерная физика высоких энергий
- Космическое излучение
- Солнечные энергетические частицы
- Канцерогенез радиационного космического полета
- Влияние радиационного воздействия 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 ЭВ.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д «Могут ли люди отправиться на Марс?» . Наука@НАСА . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . 17 февраля 2004 г. Архивировано из оригинала 7 июня 2017 г. Проверено 3 января 2017 г.
- ^ Перейти обратно: а б Шиммерлинг, Уолтер (5 февраля 2011 г.). «Космическая радиационная среда: Введение» (PDF) . Риски для здоровья во внеземной среде. Отделение космических наук о жизни Ассоциации университетов Ассоциации космических исследований . Проверено 8 января 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б Ким, Мён Хи Ю.; Уилсон, Джон В.; Кучинотта, Фрэнсис А.; Симонсен, Лиза К.; Этвелл, Уильям; Бадави, Фрэнсис Ф.; Миллер, Джек (май 1999 г.). Вклад ионов с высоким зарядом и энергией (HZE) во время события солнечных частиц 29 сентября 1989 г. (Отчет). НАСА Космический центр имени Джонсона ; Исследовательский центр Лэнгли . hdl : 2060/19990051001 .
- ^ Перейти обратно: а б с Кучинотта, ФА; Дуранте, М. Риск радиационного канцерогенеза (PDF) . Программа НАСА по исследованию человека (отчет). Риски для здоровья человека и производительности, связанные с миссиями по исследованию космоса. НАСА. стр. 122–123 . Проверено 6 июня 2012 года .
- ^ «Галактические космические лучи» . НАСА / Центр космических полетов Годдарда . НАСА. Архивировано из оригинала 2 декабря 1998 года . Проверено 6 июня 2012 года .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Линейная передача энергии/излучение с низкой ЛПЭ» . Бесплатный словарь . Медицинский . Проверено 3 июня 2022 г.