Estudio teórico de los valores-W por impacto de partículas en agua vapor y líquida

B. GERVAIS; F. POIGNANT; M. E. GALASSI; V. TESSARO; M. BEUVE

Capital Feredal

Congreso; 103 Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2018

Universidad de Buenos Aires

La radioterapia constituye una potente herramienta para tratar enfermedades oncológicas. Esta técnica se basa en las propiedades de las radiaciones ionizantes para provocar daño biológico irreparable. En particular, la Hadronterapia (forma de radioterapia en la que se utilizan haces de iones muy energéticos) permite una alta concentración de la dosis (energía depositada por unidad de masa) en el tumor, cayendo a valores prácticamente nulos para estructuras u órganos sensibles que se encuentran detrás del mismo. En este tipo de técnicas de alta precisión, las incertezas en el cálculo de dosis y planificación del tratamiento juegan un rol crucial. Cuando una partícula cargada atraviesa un medio se generan distintos procesos físicos a partir de los cuales va perdiendo energía. Los procesos más relevantes son los de ionización y excitación electrónica. Como resultado se obtienen pares de iones compuestos por un electrón libre (primario) y una molécula positivamente ionizada. Reacciones subsiguientes producen electrones secundarios. La detección de estos electrones secundarios con cámaras de ionización (que contienen aire) es muy importante en la dosimetría de referencia (en la que se utiliza agua líquida como material que simula el tejido biológico) [1]. Para poder obtener esta energía depositada en el medio se necesitan factores de conversión como el valor-W (energía media requerida para generar un par iónico luego de la completa disipación de la energía inicial de la partícula incidente en el medio). Este parámetro físico introduce una de las mayores incertezas en la dosimetría para Hadronterapia, influyendo directamente en la determinación de la dosis.El objetivo de este trabajo es estudiar el valor-W y proveer valores cuando no haya datos experimentales. Para calcularlo se requieren las secciones eficaces inelásticas y el conteo acumulativo de todos los procesos generados, no sólo por la partícula primaria, sino también por las partículas secundarias. Para obtener el conteo de los procesos acumulativos, utilizamos dos métodos: i) el código Monte Carlo MDM [2], mediante el cual se simula la traza de la partícula primaria y todas las generadas por las interacciones contemplando cada evento de interacción con el medio, y ii) la Ecuación de Fowler basada en la aproximación de frenado continuo (CSDA) [3]. Los resultados obtenidos muestran un buen acuerdo con datos experimentales y valores teóricos obtenidos por otros autores. Estamos trabajando para ampliar los códigos para el caso del impacto de iones en agua y aire, donde el intercambio de carga y la ionización múltiple deben ser considerados. AgradecimientosEste trabajo fue apoyado por las siguientes instituciones: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Universidad Nacional de Rosario (PID-ING 515 y AVE-docente), LABEX PRIMES (ANR-11-LABX-0063) de la Universidad de Lyon 1, Francia, dentro del programa 'Investissements d'Avenir' (ANR-11-IDEX-0007) operado por la Agencia Nacional de Investigación (ANR). También agradecemos el apoyo financiero de ITMO Cáncer en el marco del Plan Cáncer 2009-2013.Referencias[1] IAEA-TRS No 398 (2005).[2] F. Poignant, B. Gervais, A. Ipatov, E. Testa and M. Beuve (to be published).[3] M.Inokuti, Radiat. Res. Vol.64 6-22 (1975).