26 (Лекции кафедральные (PDF)), страница 3

Оптическаяплотность почернения (после химической обработки) является мерой дозы излучения.Радиационная защитаРадиационная защита - система регламентации воздействия ионизирующих излучений,направленная на защиту населения и профессиональных работников, а также, изыскание способов ослабления поражающего действия ионизирующих излучений; одно из направлений радиобиологии.Защита включает в себя:• профессиональную защиту от радиации (защита рабочих)• медицинскую защиту от радиации (защита пациентов)• общественную защиту от радиации (защита населения).Основными способами защиты от ионизирующих излучений являются:• защита расстоянием;• защита временем;• защита экранированием:• от α-излучения - лист бумаги, резиновые перчатки, респиратор;• от β-излучения - плексиглас, тонкий слой алюминия, стекло, противогаз;• от γ-излучения - тяжёлые металлы (вольфрам, свинец, сталь, чугун и пр.);• от нейтронов - вода, полиэтилен, другие полимеры;• химические средства дезактивации.Химическая защита от ионизирующего излучения - это ослабление результата воздействияизлучения на организм при условии введения в него химических веществ, называемых радиопротекторами.

Биологическая - представляет собой комплекс репарирующих ферментов и др.6Семестр 4. Лекция 26.Космические лучиКосмические лучи - элементарные частицы и ядра атомов, родившиеся и ускоренные довысоких энергий во Вселенной.Космические лучи можно классифицировать по их происхождению:1) вне нашей Галактики;2) в нашей Галактике;3) на Солнце;4) в межпланетном пространстве.Различают первичные космические лучи - космические лучи до входа в атмосферу и вторичные космические лучи, образовавшиеся в результате процессов взаимодействия первичныхкосмических лучей с атмосферой Земли.Космические лучи являются составляющей естественной радиации (фоновой радиации)на поверхности Земли и в атмосфере.Химический спектр космических лучей в пересчете энергии на нуклон более чем на 94%состоит из протонов, ещё на 4% - из ядер гелия (α-частиц). Есть также ядра других элементов,но их доля значительно меньше.

В пересчете энергии на частицу доля протонов составляет около 35%, доля тяжёлых ядер соответственно больше.Традиционно частицы, наблюдаемые в космических лучах, делят на следующие группы:L, M, H, VH (соответственно, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые). Особенностью химического состава первичного космического излучения является аномально высокое (в несколькотысяч раз) содержание ядер группы L (литий, бериллий, бор) по сравнению с составом звёзд имежзвёздного газа.

Данное явление объясняется тем, что частицы космических лучей под воздействием галактического магнитного поля хаотически блуждали в пространстве около 7 млнлет, прежде чем достигнуть Земли. За это время ядра группы VH могут неупруго провзаимодействовать с протонами межзвёздного газа и расколоться на более легкие фракции. Данноепредположение подтверждается тем, что космические лучи обладают очень высокой степеньюизотропии.Космические лучи были открыты в 1912 г. В.

Гессом в опытах по изучению проводимости газов. Обнаруженный спонтанный электрический ток в газе не удавалось объяснить ионизацией, возникающей от естественной радиоактивности Земли. Наблюдаемое излучение оказалось настолько проникающим, что в ионизационных камерах, экранированных толстыми слоями свинца, все равно наблюдался остаточный ток. Был проведен ряд экспериментов с ионизационными камерами на воздушных шарах. Гесс обнаружил, что излучение растет с высотой, вто время как ионизация, вызванная радиоактивностью Земли, должна была бы падать с высотой. В дальнейшем было доказано, что это излучение направлено сверху вниз.В 1921-1925 годах американский физик Милликен, изучая поглощение космического излучения в атмосфере Земли в зависимости от высоты наблюдения, обнаружил, что в свинце этоизлучение поглощается так же, как и γ-излучение ядер.

Милликен первым и назвал это излучение космическими лучами. В 1925 году советские физики Л.А.Тувим и Л.В. Мысовский провели измерение поглощения космического излучения в воде: оказалось, что это излучение поглощалось в десять раз слабее, чем γ-излучение ядер. Мысовский и Тувим обнаружили также, чтоинтенсивность излучения зависит от барометрического давления - открыли «барометрическийэффект». Опыты Д.В.

Скобельцына с камерой Вильсона, помещенной в постоянное магнитноеполе, дали возможность «увидеть», за счет ионизации, следы (треки) космических частиц. Скобельцын открыл ливни космических частиц. Эксперименты в космических лучах позволилисделать ряд принципиальных для физики микромира открытий. В 1932 году Андерсон открыл вкосмических лучах позитрон. В 1937 году Андерсоном и Неддермейером были открыты мюоныи указан тип их распада.

В 1947 году открыли π-мезоны. В 1955 году в космических лучах установили наличие К-мезонов, а также и тяжелых нейтральных частиц - гиперонов. Квантовая характеристика «странность» появилась именно в опытах с космическими лучами. Экспериментыв космических лучах поставили вопрос о сохранении четности, обнаружили процессы множест7Семестр 4. Лекция 26.венной генерации частиц в нуклонных взаимодействиях, позволили определить величину эффективного сечения взаимодействия нуклонов высокой энергии. Появление космических ракети спутников привело к новым открытиям - обнаружению радиационных поясов Земли (1958 г.,С.Н.

Вернов и А.Е. Чудаков и, независимо от них в том же году, Ван Аллен), и позволило создать новые методы исследования галактического и межгалактического пространства.В результате взаимодействия с ядрами атомов атмосферы первичные космические лучи(в основном протоны) создают большое число вторичных частиц - пионов, протонов, нейтронов, мюонов, электронов, позитронов и фотонов. Таким образом, вместо одной первичной частицы возникает большое число вторичных частиц, которые делятся на адронную, мюонную иэлектронно-фотонную компоненты. Такой каскад покрывает большую территорию и называется широким атмосферным ливнем.В одном акте взаимодействия протон обычно теряет ~50% своей энергии, а в результатевзаимодействия возникают в основном пионы.

Каждое последующее взаимодействие первичной частицы добавляет в каскад новые адроны, которые летят преимущественно по направлению первичной частицы, образуя адронный корень ливня.Образующиеся пионы могут взаимодействовать с ядрами атмосферы, а могут распадаться, формируя мюонную и электронно-фотонную компоненты ливня. Адронная компонента доповерхности Земли практически не доходит, превращаясь в мюоны, нейтрино и γ-кванты.Мюоны в свою очередь могут распадатьсяµ + → e + + ν e + ν µ ,µ − → e− + ν e + νµ .Образующиеся при распаде нейтральных пионов γ-кванты вызывают каскад электронови γ-квантов, которые в свою очередь образуют электрон-позитронные пары. Заряженные лептоны теряют энергию на ионизацию и радиационное торможение.

Поверхности Земли в основномдостигают релятивистские мюоны. Электронно-фотонная компонента поглощается сильнее.Один протон с энергией >1014 эВ может создать 106-109 вторичных частиц. Поток космических лучей на уровне моря примерно в 100 раз меньше потока первичных космических лучей (~0,01 см-2·с-1).Интенсивность космических лучей на больших интервалах времени была постоянна втечение ~109 лет. Однако появились данные, что 30-40 тыс. лет тому назад интенсивность космических лучей заметно отличалась от современной. Пик интенсивности связывают со взрывомблизкой к Солнечной системе (~50 парсек) Сверхновой.Замечание.

Парсек (русское сокращение пк, международное сокращение: pc) - распространённая в астрономии внесистемная единица измерения расстояния. Название происходит от параллакс угловой секунды и обозначает расстояние до объекта, годичный тригонометрический параллакс (изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости отположения наблюдателя) которого равен одной угловой секунде. Согласно другому эквивалентному определению, парсек - это такое расстояние, с которого средний радиус земной орбиты (равный одной астрономической единице), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1″): 1 пк ≈ 206 265 а.

е. ≈ 3,08568⋅1013 км ≈ 3,2616 световых лет.В околоземном космическом пространстве различают несколько типов космических лучей. К стационарным принято относить галактические космические лучи (ГКЛ), частицы альбедо и радиационный пояс. К нестационарным - солнечные космические лучи (СКЛ).Основными источниками первичных космических лучей являются взрывы сверхновыхзвезд (галактические космические лучи) и Солнце. Большие энергии (до 1016 эВ) галактическихкосмических лучей объясняются ускорением частиц на ударных волнах, образующихся взрывахсверхновых.