زمین بهطور مداوم تحت تأثیر ذراتی از فضا قرار دارد که برخی از آنها توسط جو زمین جذب میشوند و برخی دیگر به سادگی از طریق موجودات زنده، از جمله انسانها، عبور میکنند. این ذرات کیهانی بدون آنکه ما متوجه شویم، هر لحظه در نزدیکی ما جریان دارند. اما این پدیده ارتباطی با چه مواردی دارد و ماهیت این ذرات دقیقاً چیست؟
نوترینوها: ذرات نامرئی که خاموش از ما عبور میکنند
معروفترین ذرات کیهانی که به بدن ما نفوذ میکنند، نوترینوها هستند که به آنها ذرات نامرئی نیز گفته میشود. مایکل پراویکا، استاد فیزیک دانشگاه نوادا در لاس وگاس، برآورد میکند که تقریباً ۱۰۰ تریلیون نوترینو هر ثانیه از هر فرد عبور میکنند. این ذرات بهندرت با ماده بهصورت معنیدار تعامل میکنند و اکثریت آنها بدون هیچ مشخصهای از ما و سایر نقاط زمین عبور میکنند.
بیشتر نوترینوها ناشی از واکنشهای همجوشی هستهای در خورشید هستند، هرچند گروهی از آنها از کهکشانهای دورتر نیز به ما میرسند. این ذرات فاقد بار الکتریکی و با جرمی نزدیک به صفر هستند، بنابراین شناسایی آنها بسیار دشوار است.
پرتوهای کیهانی و موئونها: از انفجارهای کهکشانی تا بدن شما
دیگر ذرات فرازمینی که دائماً به سطح زمین برخورد میکنند، پرتوهای کیهانی هستند. این ذرات که دارای بار الکتریکی هستند، انرژی فوقالعادهای دارند و به سرعت نزدیک به نور حرکت میکنند و از زوایای مختلف به زمین میرسند. اکثریت این پرتوها از خارج از منظومه شمسی منشاء میگیرند، به احتمال زیاد از انفجارهای ابرنواختری، افول مواد به سیاهچالههای بزرگ یا برخورد کهکشانها.
زمانی که پرتوهای کیهانی به جو زمین برخورد میکنند، توسط مولکولهای گاز موجود در جو پراکنده میشوند، اما این برخوردها میتوانند منجر به ایجاد ذرات ثانویهای شوند که به سطح زمین میرسند. این ذرات ثانویه شامل موئونها هستند؛ ذرات زیراتمی با بار منفی که جرم آنها بیش از ۲۰۰ برابر الکترونها است.
لو لو، استادیار فیزیک در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، اشاره میکند که در سطح دریا، بهطور تقریبی یک موئون در هر سانتیمتر مربع در هر دقیقه از بدن انسان عبور میکند. برای یک فرد، این رقم میتواند به دهها تا صدها موئون در ثانیه افزایش یابد و تقریباً یک یا دو موئون در هر ثانیه از یکی از دستان انسان عبور میکند. موئونها به دلیل بار الکتریکی خود قادر به تعامل با مواد هستند.
شناسایی ذرات کیهانی و اثرات آنها بر روی سلامت
محققان تعداد نوترینوهایی که از بدن انسان میگذرند را با اندازهگیری میزان کمی که با ماده درون یا نزدیک به حسگرها برخورد میکنند، برآورد میکنند. برای نمونه، رصدخانه آیسکیوب نوترینو (IceCube Neutrino Observatory) در قطب جنوب با بهرهگیری از هزاران حسگر نور، سعی در شناسایی نوترینوهایی دارد که با هسته اتمی در یخ برخورد کرده و ذرات باردار حرکتی سریع تولید میکنند که نور آبی چرنکوف را ساطع مینمایند.
- کشفی شگفتانگیز در فیزیک کوانتوم؛ امکان اندازهگیری «زمان منفی»
- نظریه نسبیت اینشتین چگونه ممکن است سفر در زمان را تسهیل کند؟
- راز پدیده جوش سرد در خلأ؛ چرایی چسبندگی فلزات در فضا
با وجود عبور تریلیونها نوترینو از بدن ما در هر ثانیه، انتظار میرود که در طی یک عمر، فقط یک یا چند تعامل در بدن ما رخ دهد. این تعاملات نادر عملاً تأثیری بر ما نداشته و تهدیدی برای سلامت ما نیستند. برعکس، امواج ذرات ناشی از برخورد پرتوهای کیهانی ممکن است به بعضی جنبههای زیستشناسی ما تأثیر بگذارند، اما این اثرات عمدتاً بسیار خفیف هستند. تابش کیهانی بهطور سالانه حدود ۰٫۴ میلیسیورت به یک فرد عادی وارد میکند که در مقایسه با کل تابش طبیعی محیط، رقم ناچیزی است و در سطح زمین، موئونها و دیگر ذرات پرتو کیهانی بهعنوان خطر جدی برای سلامتی قلمداد نمیشوند.