Los iones HZE son el componente de los núcleos de alta energía de los rayos cósmicos galácticos (GCR) que tienen una carga eléctrica de +3 e o más, es decir, deben ser núcleos de elementos más pesados que el hidrógeno o el helio .
La abreviatura "HZE" proviene de alto (H), número atómico (Z) y energía (E). Los iones HZE incluyen los núcleos de todos los elementos más pesados que el hidrógeno (que tiene una carga de +1 e ) y el helio (que tiene una carga de +2 e ). Cada ion HZE consta de un núcleo sin electrones en órbita , lo que significa que la carga del ion es la misma que el número atómico del núcleo. Su origen no es seguro, pero se cree que probablemente sean explosiones de supernovas . [1]
Los iones HZE son raros en comparación con los protones , por ejemplo, y componen solo el 1% de los GCR frente al 85% de los protones. [2] Los iones HZE, al igual que otros GCR, viajan cerca de la velocidad de la luz .
Además de los iones HZE de fuentes cósmicas, el Sol produce iones HZE . Durante las erupciones solares y otras tormentas solares, los iones HZE a veces se producen en pequeñas cantidades, junto con los protones más típicos, [3] pero su nivel de energía es sustancialmente menor que el de los iones HZE de los rayos cósmicos. [1]
La radiación espacial está compuesta principalmente por protones de alta energía , núcleos de helio e iones de alta energía Z (iones HZE). Los patrones de ionización en moléculas , células , tejidos y el daño biológico resultante son distintos de la radiación de fotones de alta energía : rayos X y rayos gamma , que producen radiación de baja transferencia lineal de energía (LET) de electrones secundarios .
Mientras están en el espacio , los astronautas están expuestos a protones, núcleos de helio e iones HZE, así como a radiación secundaria de reacciones nucleares de partes o tejidos de naves espaciales . [4]
Los GCR normalmente se originan fuera del Sistema Solar y dentro de la Vía Láctea , [5] pero los de fuera de la Vía Láctea consisten principalmente en protones altamente energéticos con un pequeño componente de iones HZE. [4] Los picos de energía del GCR, con picos de energía medios de hasta 1.000 MeV / uma , y los núcleos (con energías de hasta 10.000 MeV / uma ) son contribuyentes importantes a la dosis equivalente. [4]
Aunque los iones HZE constituyen una pequeña proporción de los rayos cósmicos, su alta carga y altas energías hacen que contribuyan significativamente al impacto biológico general de los rayos cósmicos, haciéndolos tan importantes como los protones con respecto al impacto biológico. [2] Los GCR más peligrosos son los núcleos ionizados pesados como el Fe 26+ , un núcleo de hierro con una carga de +26 e . Estas partículas pesadas son "mucho más energéticas (millones de MeV ) que los típicos protones acelerados por las erupciones solares (de decenas a cientos de MeV)". [1] Por lo tanto, los iones HZE pueden penetrar a través de gruesas capas de protección y tejido corporal, "rompiendo las hebras de las moléculas de ADN, dañando genes y matando células". [1]
Para los iones HZE que se originan a partir de eventos de partículas solares (SPE), solo hay una pequeña contribución a la dosis de radiación absorbida por una persona. Durante un SPE, se genera una cantidad tan pequeña de iones pesados que sus efectos son limitados. Sus energías por unidad de masa atómica son significativamente menores que las de los protones que se encuentran en el mismo SPE, lo que significa que los protones son, con diferencia, la mayor contribución a la exposición del cuerpo de los astronautas durante los SPE. [3]