Što je Fluence?

Fluencija je mjerenje toka u fizici za izračunavanje broja elementarnih čestica u kvadratnom području, ili količine energije u tom području u vrijednostima čestica po četvornom metru ili džulima energije po kvadratnom metru. Često se koristi u područjima nuklearne medicine i svemirskih putovanja za određivanje količine ionizirajućeg zračenja koje se isporučuje ljudima ili opremi, poznato kao dozimetrija zračenja. Kada se govori o fluenciji, najvažnije su pozitivno nabijene čestice koje čine atomske jezgre, poznate kao protoni, i energija negativno nabijenih čestica elektrona koji kruže u orbiti.

Da bismo bili točni u tri dimenzije, izračuni fluence zapravo se temelje na broju čestica ili količini energije koja pada na površinu unaprijed definirane kugle unutar određenog vremena. Fluencija protona je drugi izraz za fluenciju čestica, a često se naziva i gustoća toka čestica, koja se mjeri u česticama po četvornom metru pomnoženim s vremenskom vrijednošću. Fluenc energije ionizirajućeg zračenja na bazi elektrona mjeri se u džulima po četvornom metru pomnoženo s vremenskom vrijednošću.

U svemirskim istraživanjima, stopa fluence se izračunava kako bi se odredila količina ionizirajućeg zračenja koju sadrže energetske teške jezgre, poznate kao HZE čestice. Te su čestice primarna komponenta kozmičkih zraka koje mogu dovesti do kancerogenih učinaka u ljudskom tkivu uz značajne razine izloženosti. Dok magnetsko polje Zemlje štiti svemirske letjelice koje se nalaze u orbiti od nekih oštećenja kozmičkih zraka, u dubokom svemiru ili za dugotrajne misije dalje od Zemlje, razine izloženosti bit će mnogo veće. Stope fluence po kvadratnoj površini za izloženost zračenju također se smatraju točnijim od tipičnih izračuna razine doze zračenja, budući da su istraživanja na laboratorijskim životinjama pokazala da teški ioni, poput onih željeza, potiču ekspresiju tumora jednako kao i oni lakši napravljeni od lantana ili niobij.

Fluencija neutrona također je važna mjera u znanosti, koja se koristi za kalibraciju opreme za njezinu razinu radiološke zaštite, kao i za kalibraciju mjerača doze zračenja. Brzina protoka neutrona važan je element sudarača nuklearnih čestica u istraživanju fizike visokih energija. Istraživačke ustanove kao što je Veliki hadronski sudarač (LHC) u blizini Ženeve, Švicarska, mogu imati razine energije fluence neutrona do 1,000,000 elektron-volti. Razine energije neutrona također su važna komponenta istraživanja i proizvodnje nuklearnog oružja, proizvodnje energije nuklearne fisije i astronomskog istraživanja zvijezda supernove.

Međutim, rutinsko izlaganje ionizirajućem zračenju ne događa se samo u uskim istraživačkim područjima fizike ili svemirskih putovanja. Stope fluencea također su značajan čimbenik u zračnom prometu, budući da su putnici i posada u komercijalnim zrakoplovima izloženi većem zračenju iz svemira nego što bi bili na zemlji. Fluencija fotona je još jedna rutinskija metoda izlaganja neionizirajućem zračenju koja predstavlja manje opasnosti za ljudsko zdravlje, a izračunata je za područja kao što je laserska stomatologija.