Точне вимірювання радіаційного шкоди

Радіоактивне випромінювання призводить до утворення високоенергетичних іонів, які здатні проникати далеко в глиб речовини, що, в свою чергу, часто призводить до акумуляції ушкоджень, створюючи ефект попадання кулі. Під час такого руху энергетичные іони в результаті сповільнюються, втрачаючи енергію на «тертя» про електрони матеріалу.

Подібно глиссеру, рухомого по рівній водної гладі, просування швидких іонів створює обурення в електронній щільності матеріалу у формі кильватерной струменя.

В Ліверморської національної лабораторії ім. Лоуренса (США) вперше змогли провести пряму симуляцію «квантового тертя» електронів в реальному матеріалі. Звіт про це можна знайти в журналі Physical Review Letters.

Модель електронної кильватерной струменя (синя), що генерується в електронній щільності алюмінію (жовті сфери) при проходженні гарячого протона. Результатом стає модифікація хімічних зв’язків між атомами речовини. (Мал. LLNL.)

Вчені змоделювали проходження швидкого протона через кристалічний алюміній. Розрахувавши абсорбувати електронами енергію і величину імпульсу, що передається на атоми алюмінію, вони змогли передбачити швидкість, при якій протон буде зупинений, а також кількість переданого моменту руху. Все це дозволило досягти точної атомістичної симуляції передачі енергії і імпульсу, які в кінцевому підсумку і відповідальні за фізичну шкоду, заподіяна матеріалу.

Таким чином, новий метод дозволяє передбачити можливий ефект від впливу радіації на широкий спектр досить складних речовин. І тут основний упор автори дослідження, звичайно, роблять навіть не на те, з чого виробляють ядерні реактори, а на матеріали для космічної індустрії. Ну а в біології і медицині отримані результати здатні допомогти подальшому розумінню того, як радіація впливає на живі тканини, і мова йде не тільки про завдається утраті, але і про чиниться терапевтичному ефекті (наприклад, при радіотерапії).

У більш широкому сенсі ця симуляція являє собою перший крок у напрямку розробки узагальненого методу одночасного моделювання динаміки іонів і електронів.

Підготовлено за матеріалами Ліверморської національної лабораторії ім. Лоуренса.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *