電子に比べて圧倒的に重く、電荷(プラス)をもった粒子を重荷電粒子と呼ぶ!
重荷電粒子の特徴 🐘
物質の中で電子とぶつかってもびくともせず、ほぼ直線的に進むのが最大の特徴!
- 陽子: 電子の約 1840 倍の重さ。
- α 粒子: ヘリウムの原子核。電子 of 約 7400 倍の重さ!
- 炭素線(重粒子): さらに重い炭素の原子核。
重荷電粒子はその重さゆえ、原子核にブレーキをかけられても「放射損失(制動放射)」をほとんど起こさない!
重荷電粒子において最も重要な現象。
- 現象: 物質の中を進んだ重荷電粒子が、とまる直前にエネルギーを一気に放出する特性。
- 理由: 止まる直前は速度が遅くなるため、周囲の電子と「じっくり」相互作用する時間が長くなり、電離の密度が最大化(阻止能が最大)するから!
治療への応用 🎯
この「ブラッグピーク」の深さをがん組織に合わせることで、表面の正常組織を守りつつ、奥にあるがんだけをピンポイントで叩くことができる!
重荷電粒子の飛程 ⚖️
真っ直ぐ進むため、エネルギー(E)がわかれば止まる深さ(飛程 R)もわかる!
$$R \propto \frac{E^2}{mz^2}$$
M:粒子の重さ z:電荷
荷電粒子(電子、陽子、α線など)が物質中を進む間に失うエネルギーを阻止能 $S$ と呼ぶ!
重荷電粒子において、以下の法則が成り立つ。
- 粒子の電荷 $z$ の 2 乗に比例 する! ($S \propto z^2$)
- 粒子の速度 $v$ の 2 乗に反比例 する! ($S \propto 1/v^2$)
- ぶつかる物質の原子番号 $Z$ および電子密度に比例する。