A radiação cósmica refere-se a fontes de radiação na forma de raios cósmicos que vêm do Sol ou do espaço sideral. A Terra sempre foi bombardeada por partículas de alta energia originadas no espaço sideral que geram chuveiros secundários na atmosfera mais baixa. Partículas carregadas (principalmente prótons de alta energia) do sol e do espaço exterior interagem com a atmosfera da Terra e o campo magnético para produzir um banho de radiação (isto é, banho de ar), tipicamente radiação beta e gama .
Composição da radiação cósmica
A radiação cósmica primária consiste em uma mistura de prótons de alta energia (~ 87%), partículas alfa (~ 11%), elétrons de alta energia (~ 1%) e um traço de núcleos mais pesados (~ 1%). A energia dessas partículas varia entre 10 8 eV e 10 20 eV. Uma fração muito pequena são partículas estáveis de antimatéria , como pósitrons ou antiprótons . A natureza precisa dessa fração restante é uma área de pesquisa ativa.
Posteriormente, um grande número de partículas secundárias , em particular, nêutrons e íons carregados, é produzido como resultado de interações entre partículas primárias e a atmosfera da Terra. Como os pions são partículas subatômicas de vida curta, a deterioração subsequente dos pions resulta na produção de múons de alta energia . No nível do solo, os múons , com energias principalmente entre 1 e 20 GeV, contribuem com cerca de 75% da taxa de dose absorvida no ar livre. A taxa de dose da radiação cósmica varia em diferentes partes do mundo e depende fortemente do campo geomagnético , altitude e ciclo solar. A taxa de dose de radiação cósmica nos aviões é tão alta que, de acordo com o Relatório das Nações Unidas UNSCEAR 2000, os trabalhadores das tripulações de aviões recebem mais doses, em média, do que qualquer outro trabalhador, incluindo os das usinas nucleares.
Também temos que incluir os nêutrons no nível do solo. Os raios cósmicos interagem com os núcleos da atmosfera e produzem também nêutrons de alta energia . De acordo com a UNSCEAR, a fluência de nêutrons é de 0,0123 cm -2 s –1 no nível do mar para uma latitude geomagnética de 45 N. Com base nisso, a dose anual efetiva de nêutrons no nível do mar e a 50 graus de latitude é estimada em 0,08 mSv (8 mrem). Vale ressaltar que, nas proximidades de objetos maiores e mais pesados, como edifícios ou navios, o fluxo de nêutrons mede mais alto. Esse efeito é conhecido como “assinatura de nêutrons induzida por raios cósmicos” ou “ efeito navio”Como foi detectado pela primeira vez com navios no mar. Os raios cósmicos criam chuvas na atmosfera que incluem um amplo espectro de nêutrons, múons e prótons secundários. Os nêutrons secundários podem ser de uma energia muito alta e podem induzir eventos de fragmentação em materiais ao nível do solo. Portanto, na vizinhança de objetos maiores e mais pesados, esses múltiplos nêutrons produzidos em eventos de fragmentação são chamados de nêutrons de “efeito navio” .
Os nêutrons produzidos na atmosfera superior também são responsáveis pela geração de carbono radioativo-14, que é o radionuclídeo cosmogênico mais conhecido. O carbono-14 é formado continuamente na atmosfera superior pela interação dos raios cósmicos com o nitrogênio atmosférico. Em média, apenas um em cada 1,3 x 10 12átomos de carbono na atmosfera é um átomo de carbono-14 radioativo. Como resultado, todas as substâncias biológicas vivas contêm a mesma quantidade de C-14 por grama de carbono, ou seja, 0,3 Bq de atividade do carbono-14 por grama de carbono. Enquanto o sistema biológico estiver vivo, o nível é constante devido à ingestão constante de todos os isótopos de carbono. Quando o sistema biológico morre, ele para de trocar carbono com o meio ambiente e, a partir desse momento, a quantidade de carbono-14 que ele contém começa a diminuir à medida que o carbono-14 sofre decaimento radioativo.
