La radiación cósmica se refiere a las fuentes de radiación en forma de rayos cósmicos que provienen del Sol o del espacio exterior. La tierra siempre ha sido bombardeada por partículas de alta energía que se originan en el espacio exterior y generan lluvias de partículas secundarias en la atmósfera inferior. Las partículas cargadas (especialmente los protones de alta energía) del sol y el espacio exterior interactúan con la atmósfera terrestre y el campo magnético para producir una lluvia de radiación (es decir, una ducha de aire), típicamente radiación beta y gamma .
Composición de la radiación cósmica.
La radiación cósmica primaria consiste en una mezcla de protones de alta energía (~ 87%), partículas alfa (~ 11%), electrones de alta energía (~ 1%) y un rastro de núcleos más pesados (~ 1%). La energía de estas partículas oscila entre 10 8 eV y 10 20 eV. Una fracción muy pequeña son partículas estables de antimateria , como positrones o antiprotones . La naturaleza precisa de esta fracción restante es un área de investigación activa.
Posteriormente, se produce una gran cantidad de partículas secundarias , en particular, neutrones y piones cargados como resultado de las interacciones entre las partículas primarias y la atmósfera de la Tierra. Dado que los piones son partículas subatómicas de corta duración, la posterior descomposición de los piones resulta en la producción de muones de alta energía . A nivel del suelo, los muones , con energías principalmente entre 1 y 20 GeV, contribuyen con aproximadamente el 75% de la tasa de dosis absorbida en el aire libre. La tasa de dosis de la radiación cósmica varía en diferentes partes del mundo y depende en gran medida del campo geomagnético , la altitud y el ciclo solar.. La tasa de dosis de radiación cósmica en los aviones es tan alta que, según el Informe UNSCEAR 2000 de las Naciones Unidas, los trabajadores de la tripulación de vuelo de las aerolíneas reciben más dosis en promedio que cualquier otro trabajador, incluidos los de las centrales nucleares.
También tenemos que incluir los neutrones a nivel del suelo. Los rayos cósmicos interactúan con los núcleos en la atmósfera y producen también neutrones de alta energía . Según UNSCEAR, la fluidez de los neutrones es de 0.0123 cm -2 s –1 a nivel del mar para una latitud geomagnética de 45 N. En base a esto, la dosis anual efectiva de neutrones a nivel del mar y a 50 grados de latitud se estima en 0.08 mSv (8 mrem). Cabe destacar que, en la vecindad de objetos más pesados más grandes, por ejemplo, edificios o barcos, el flujo de neutrones mide más alto. Este efecto se conoce como «firma de neutrones inducida por rayos cósmicos» o » efecto de nave«Tal como se detectó por primera vez con barcos en el mar. Los rayos cósmicos crean lluvias en la atmósfera que incluyen un amplio espectro de neutrones, muones y protones secundarios. Los neutrones secundarios pueden ser de muy alta energía y pueden inducir eventos de espalación en materiales a nivel del suelo. Por lo tanto, en la vecindad de objetos más grandes y pesados, estos neutrones múltiples producidos en eventos de espalación se denominan neutrones de «efecto de barco» .
Los neutrones producidos en la atmósfera superior también son responsables de la generación de carbono radioactivo 14, que es el radionucleido cosmogénico más conocido. El carbono 14 se forma continuamente en la atmósfera superior por la interacción de los rayos cósmicos con el nitrógeno atmosférico. En promedio, solo uno de cada 1.3 x 10 12Los átomos de carbono en la atmósfera es un átomo de carbono 14 radioactivo. Como resultado, todas las sustancias biológicas vivas contienen la misma cantidad de C-14 por gramo de carbono, es decir, 0.3 Bq de actividad de carbono-14 por gramo de carbono. Mientras el sistema biológico esté vivo, el nivel es constante debido a la ingesta constante de todos los isótopos de carbono. Cuando el sistema biológico muere, deja de intercambiar carbono con su entorno y, a partir de ese momento, la cantidad de carbono 14 que contiene comienza a disminuir a medida que el carbono 14 sufre descomposición radiactiva.
