
高能粒子关于人体安排的透穿才能其实是空间探究学科中的一个热门话题,它还有个专业的描绘方法叫,透穿深度剂量(Percentage depth-dose,PDD)
不是你想的那个PDD
它描绘关于类人体安排,高能粒子穿透到不同深度的数密度散布。研讨方法是试验和模仿,去看高能粒子能不能透穿到伤及内脏的境地。
Ann 2014 Biological Effects of Space Radiation and Development of Effective Countermeasures
所以清楚明了——
人是能够手接高速原子的!
可是会有内伤!!
由于在世界里没有大气层和磁层维护便是会有各种高能射线,包括高能粒子和高能电磁辐射。所以为了维护勇敢的空间探究的航天员们才有了这个学科。
为了了解高能粒子透穿才能的概念性,能够看一下这一张图:
这图说的是几种能量的质子,能够透穿到什么深度。
能够正常的看到不同能量的粒子有不同的PDD散布。一个比较显着的特征便是,注入粒子的能量越大穿透性越强,~10MeV量级的高能粒子,能穿透皮肤软安排。只要40MeV 的粒子无法穿透颅骨,超越150MeV的粒子能够透穿整个头。别的一个规则便是特定能量的质子束流的PDD都有个吸收峰,一切粒子根本都沉降在吸收峰之前。
从这个简略的模仿能够看出来:
想要有99%的掌握“捉住”150MeV能量的粒子,需求15cm的类人体安排
掐指一算
我胖乎乎的手
展平手掌
假如质子束粒子沿着手指方向入射的话
我是能够“捉住”质子的!
可是质子沿着掌心入射的话,就无法确保大部分质子沉降在安排内。
可是,从图中也能够正常的看到,不论能量是高是低,在0邻近的PDD密度散布也不是0,所以质子在即使是穿过很薄的一个薄层,遭到能量很大的粒子的炮击也会有粒子堆积的概率。也便是说即使是十分挨近光速的高能粒子0.99999c那种,也是有必定概率被手掌“捉住”。
略微一算:质子的净质能是984MeV,简略算一下所以50MeV的质子大概是0.3倍光速,150MeV的质子大概是0.5倍光速,算是亚相对论性粒子。
通过上面的评论,一个十分清楚明了的结论是:
高能粒子能够垂手可得“注入”人体安排
乃至穿透。
这种高能粒子的辐照,在一些时分,有很大的或许是对人体有害乃至是丧命的。由于这些高能射线所带着的能量能够垂手可得地损坏DNA结构,然后导致一系列其他结果。
在地上上,地球有磁层和大气层维护,高能带电粒子和X射电无法抵达地上。可是在空间探究项目中,勇敢的宇航员要进行太空行走,脱离太空舱的时分,就相当于沐浴在来自太阳和世界射线里。
这样一个时间段就需求研讨,如何做防护,关于宇航员来说才是安全的。
这里有一张世界射线关于宇航员的潜在损害示意图:
里边标记了宇航员在遭到世界射线辐射之后或许发生的结果,包括:白内障,神经衰弱,首要脏器癌症,皮肤问题,骨质下降,生殖系统问题,循环系统阑珊等等。
剧烈可怕。。。
所以在把人送上去之前搞清楚高能粒子剂量对人安全不安全很重要。
NASA有一个“人类研讨项目”
(Human Research Program ,HRP)专门研讨在高能粒子流环境杂乱的太空里的辐射剂量以及防护办法。首要研讨内容如下图:
包括:太阳活动改变,防护盾的规划,寻觅适宜的危险评价方法,个别易感人群判定,药物防治辐射,运动康复。
诶,真的
人类能走进太空真不容易
问候从事航天研讨的一线工作人员和航天员们!
参考文献:
[1]Ann 2014 Biological Effects of Space Radiation and Development of Effective Countermeasures
[2]Sayyed et al 2014 evaluation of energy deposition and secondary particle production in proton therapy of brain using a slab head phantom
[3]Jeffery et al 2014 Space Radiation: The Number One Risk to Astronaut Health beyond Low Earth Orbit
[4]NASA reports 2018 Health Effects from Space Radiation
撰稿:张沛锦
美编:麦李婷
来历:石头科普工作室
修改:Kun