К безобидности солнечных нейтрино

Владислав Кобычев, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник отдела физики лептонов Института ядерных исследований НАН Украины
Владислав Кобычев,
канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник отдела физики лептонов Института ядерных исследований НАН Украины

Показалось любопытным оценить, скольких людей убивают ежегодно солнечные нейтрино. Ведь взаимодействие этих частиц с веществом хоть и ничтожно мало, но не нулевое, благодаря чему их и хватают за бороду (с). Нейтрино, рассеявшись на электроне или атомном ядре в среде (например, в живой ткани), придают им энергию, вполне достаточную для ионизации от тысяч до миллионов атомов. Ионизирующее излучение, хоть бы и очень слабое, создает определенную вероятность получить летальный рак. Причем согласно так называемой беспороговой концепции эта вероятность пропорциональна дозе облучения, даже при очень малых дозах.

Итак, начнем с оценки мощности дозы, создаваемой потоком солнечных нейтрино. Она была сделана в работе [1]. Мощность эквивалентной дозы для известного (рассчитанного и измеренного) потока и спектра солнечных нейтрино оказывается равной 10-7 микрозиверт в год. Чуть больше половины этой дозы возникает из-за рассеяния протон-протонных нейтрино на электронах, тогда как другая половина обусловлена борными нейтрино — и рассеянием на электронах, и когерентным рассеянием на нуклонах в ядрах, примерно в равных долях. Протон-протонные нейтрино имеют низкую энергию (максимум 0,42 МэВ), но их много (60 млрд через квадратный сантиметр в секунду), а борные нейтрино высокоэнергичны (до 15 МэВ), зато их поток в ~10 000 раз меньше.

Доза в 1 зиверт (Зв) — это, грубо говоря, нижняя граница лучевой болезни (при однократном облучении всего тела), а также граница, разделяющая детерминистические и стохастические эффекты облучения. Иными словами, при дозе выше зиверта будущее любого пострадавшего очень определенно: острая лучевая неминуема, со всеми сопутствующими симптомами. А вот при малых дозах царит стохастика — кому-то повезет, а кто-то заработает рачок-с, и кто этот несчастливчик, предсказать заранее невозможно. Но это для одного человека впереди сплошная неопределенность, а если взять миллион людей и всем выдать по миллизиверту, то количество жертв легко предсказуемо: коэффициент риска, коим оперирует Международная комиссия по радиационной защите, равен 5,5х10-2 Зв-1, т. е. из этого миллиона летальный исход угрожает в среднем 55 человекам (произведение коэффициента риска на общую дозу, полученную всеми этими людьми и равную 1000 Зв).

Вернемся к нашим нейтрино. Всякий человек 24 часа в сутки 7 дней в неделю, без перерывов, выходных и отпусков, облучается этими частицами, но эффект, как мы видели, обескураживающе мал — всего 1013 Зв в год. Население Земли составляет, грубо, 1010 людей, что приводит к общечеловеческой мощности дозы всего лишь порядка 1 милли-зиверта в год. Умножив ее на вышеуказанный коэффициент летального риска, обнаруживаем, что за год всё объединенное человечество потеряет лишь 5,5х10-5 землекопа человека.

Считается, что со времен Адама и Евы на свет родилось 200 млрд homo sapiens’ов (не уверен в точности этой демографической оценки, но встречал ее довольно часто). Допустив, с учетом царившей в пещерах брутальности и антисанитарии, что среднее время жизни составляло 25 лет, получаем 5 трлн человеко-лет. Значит, общая доза от солнечных нейтрино, совокупно полученная людьми, начиная с палеолита и до сегодняшнего вечера, равна всего-то половине зиверта. И следовательно, вероятность того, что хоть один из когда-либо живших умер не от банального удара каменным топором или от запущенного насморка, а чинно-благородно скончался от рака, вызванного родившимся в недрах Солнца нейтрино, составляет лишь три процента.

И эта оценка, скорее всего, завышена, поскольку 1) беспороговая концепция — слишком грубая (хотя и консервативная) модель и 2) расчет мощности дозы от солнечных нейтрино не учитывает осцилляций (превращение электронных нейтрино в мюонные и тау), что уменьшает их сечение рассеяния на электронах.

1. Cossairt J. D., et al. Assessment of dose equivalent due to neutrinos // Health Phys. 1997. (73) 894.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 См. также:

  • «Для него физика всегда была единым и гармоничным целым»17.01.2017 «Для него физика всегда была единым и гармоничным целым» Скорбная весть пришла по электронной почте из Москвы. 5 января 2017 года ушел из жизни Спартак Тимофеевич Беляев. Еще совсем недавно, после своего 93-го дня рождения, он написал, что бодр и работоспособен. Еще совсем недавно его сотрудники поражались, как он поднимается на четвертый этаж без лифта или бодро перебегает улицу к автобусу, держа под мышкой палочку. Еще совсем недавно мы обсуждали по той же электронной почте свойства фононов и ротонов в жидком гелии. И вот его нет…
  • Эксперимент с несчастливой судьбой13.02.2018 Эксперимент с несчастливой судьбой На днях ряд европейских исследовательских организаций принял согласованное решение отменить эксперимент SOX по регистрации короткопробежных нейтрино (Short distance neutrino Oscillations with boreXino). Эксперимент планировалось провести в Италии в подземной лаборатории Гран-Сассо (в туннеле под горным хребтом неподалеку от Рима).
  • Шкловский — 10028.06.2016 Шкловский — 100 Сто лет назад, 1 июля 1916 года, родился Иосиф Самуилович Шкловский — выдающийся астрофизик, замечательный человек. Ему повезло работать в героический период становления современной астрофизики, когда благодаря развитию техники одно за другим открывались новые окна для наблюдений. И он был одним из первых, кто понимал, что увидели в очередном окне.
  • Самоил Биленький. Фото И. Лапенко28.07.2020 Загадка малых масс нейтрино Как изучение нейтрино поможет физикам выйти за пределы Стандартной модели? Почему вначале ученые не верили, что нейтрино обладает массой? Как Бруно Понтекорво пришел к идее нейтринных осцилляций? Как возник и развивался Объединенный институт ядерных исследований? Об этом в интервью Яну Махонину рассказывает профессор Самоил Михелевич Биленький, советник при дирекции Лаборатории теоретической физики ОИЯИ. В этом году ему исполнилось 92 года, но он сохраняет бодрость духа и ясность ума.
Подписаться
Уведомление о
guest
2 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Денис
4 года (лет) назад

Из Википедии:
Каждую секунду через площадку на Земле площадью в 1 см² проходит около 6×10^10 нейтрино, испущенных Солнцем.

Илья
Илья
4 года (лет) назад

Ура! Хоть эта чаша гнева Господня нас минует.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: