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为什么我们不需要担心宇宙辐射?如何从中受益?

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发布:2021-04-13 11:05:04     来源:IAEA

宇宙辐射可以是银河系的,也可以是太阳系的。地球的磁层使宇宙射线偏转,并保护我们免受太阳耀斑的影响。图片:L.Han /国际原子能机构)

听起来像是宇宙辐射:来自太空的辐射。在本文中,我们探讨了它的含义,为什么我们在地球上受到保护,它如何影响特定工作中的人们以及它如何甚至可以帮助发展癌症治疗技术。

什么是宇宙射线?

宇宙射线是极高能量的亚原子粒子,主要是质子和原子核以及电磁辐射,它们在太空中移动,最终轰炸地球表面。它们以接近光速的速度行进,光速约为每秒30万公里。

他们来自哪里?

宇宙射线有两种:银河系和太阳系。银河系宇宙射线来自超新星的残余,这些超新星是在大质量恒星最后阶段的强大爆炸,这些恒星要么坍塌成黑洞,要么被摧毁。这些爆炸释放的能量将带电粒子加速到我们太阳系之外,使其高度渗透且极难屏蔽。本质上,超新星的作用就像巨大的天然粒子加速器。地球不断暴露于银河系宇宙辐射中。

太阳宇宙辐射由太阳发射的带电粒子组成,主要是电子,质子和氦核。其中一些辐射是连续不断地从太阳的日冕发出的,这使科学家们将其称为“太阳风”。其余部分来自太阳粒子事件–带电粒子的突然和零星爆发,伴随着电磁辐射,当太阳表面的磁场拉伸和扭曲时会发生电磁辐射。就像橡皮筋一样,太阳的视野会突然移动,突然释放出巨大的能量,并向太空中的宇航员提出潜在的健康问题。尽管很少见,但强烈的太阳耀斑最终会造成无线电中断,并影响地面上的现代通信和导航技术。

宇宙射线是在地面到达我们吗?

地球被磁场屏蔽,该磁场使带电粒子从极点反弹到极点,从而形成两条巨大的甜甜圈形带,其中充满了高能电子和质子。磁层使宇宙射线偏转并保护我们免受太阳耀斑的影响。有时,宇宙辐射确实可以到达我们,但不会造成任何伤害,就像我们经常暴露于其他低水平的辐射一样。平均而言,每年人们会暴露于约3.5毫瓦的辐射中。其中约一半来自X射线,乳房X线照相和CT扫描等人工来源,而我们另一半来自自然来源,其中约10%来自宇宙辐射。希弗(Sievert)是衡量辐射对健康的风险的量度:一个希弗(Sievert)带来5.5%的机会,在以后的生活中最终发展为辐射诱发的癌症。

国际原子能机构外部剂量测定专家迈克尔·哈耶克(Michael Hajek)表示:“宇宙射线粒子潜入地球磁极的大气层可以创造出真正令人惊讶的多彩极光。” 天体物理学家琼·费曼(Joan Feynman)毕生致力于研究极光,她发现这些神奇现象主要是在北极和南极周围的高纬度地区看到的,是太阳风带电粒子与大气中气体成分碰撞的结果。气氛。氧分子产生最常见的极光色,淡黄绿色,而氮则产生蓝色或紫红色的极光。

他们在我们飞行时会到达我们吗?

是的。尽管飞机乘客暴露于高水平的宇宙辐射中,尤其是在较高的海拔和纬度下,但他们在一次飞行中所受到的辐射却微不足道。空勤人员和飞行常客由于其飞行频率而暴露于较高水平的辐射剂量下。通常在低空飞行的机组人员(例如大多数推进剂飞机)每年的剂量几乎不会超过一毫西弗特。但是,在长途极地航线上服役的机组人员可能每年要接受多达6毫西弗特的有效剂量。

“在其安全标准中,国际原子能机构有专门的部分,即GSR-Part 3,第5部分,概述了成员国必须采取哪些措施来减少机组人员的辐射暴露,”国际原子能机构辐射防护小组负责人托尼·科尔根说。机组人员的飞行时间受国际航空运输协会(IATA)的控制,该协会还对其可以承受的辐射剂量进行了限制。

那宇航员呢?

太空人员受到的辐射剂量更高。太空站上的宇航员通常会在400公里的高度上绕地球飞行,每天接受的剂量超过半毫西弗。在12天内,他们将获得与空勤人员一年相同的剂量。国家航天局已经为宇航员制定了职业剂量限制。辐射致癌和某些组织反应等健康影响可能与宇航员的宇宙辐射暴露有关,尽管小样本量使得难以量化这些影响。

我们可以从地球上的宇宙辐射中受益吗?

Hajek说:“令人着迷的是,我们对高水平宇宙射线诱发的细胞损伤的理解如何有助于使用高能粒子加速器促进癌症治疗技术的发展。” 由于其独特的性质,类似于在太空中遇到的带电粒子束,可以破坏深部肿瘤,同时将对周围组织的损害降至最低。Hajek解释说:“反过来,离子疗法的见解将使我们能够改善太空中的辐射防护能力,并克服目前在预测长期太空旅行对健康的风险方面的局限性。”

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