Cálculo de valores-w por impacto de iones rápidos: relevancia al considerar emisión multielectrónica y correcciones relativistas

MICHAEL BEUVE; TESSARO, VERÓNICA BELÉN; GALASSI, MARIEL ELISA; BENOIT GERVAIS

Congreso; 105º Reunión Anual de la Asociación Física Argentina (RAFA); 2020

El valor-w diferencial se define como el diferencial de energ ́ıa entregado en un peque ̃no segmento dela traza de la part ́ıcula, cuando atraviesa un medio, para generar pares i ́onicos. Este par ́ametro f ́ısicoparticipa en el c ́alculo de dosis de referencia en hadronterapia y representa una de las mayores fuentesde incerteza [1]. En una publicaci ́on reciente [2] se estudiaron los valores w por impacto de electrones,protones y antiprotones en agua vapor y l ́ıquida utilizando dos m ́etodos diferentes: i) la Ecuaci ́on deFowler, basada en la Aproximaci ́on de Frenado Continuo, y ii) el c ́odigo Monte Carlo MDM, basado enla naturaleza estoc ́astica de la interacci ́on de la radiaci ́on con la materia.En el presente trabajo se extendieron los modelos precedentes al c ́alculo de valores-w por impacto deprotones e iones de carbono a velocidades relativistas, tales como las utilizadas en tratamientos deProtonterapia y Hadronterapia. Las secciones eficaces de los procesos inel ́asticos relevantes, tales comoionizaci ́on simple y excitaci ́on electr ́onica, fueron corregidas a fin de incorporar los efectos relativistas.Las secciones eficaces por impacto de iones de carbono, fueron obtenidas a partir de las seccioneseficaces correspondientes a impacto de protones de acuerdo a la dependencia con la carga del proyectilobtenida mediante la Primera Aproximaci ́on de Born. Se incorpor ́o tambi ́en la emisi ́on multielectr ́onicadirecta y de electrones Auger post-colisionales. A fin de validar tanto las secciones eficaces utilizadascomo los c ́odigos de transporte, se calcularon los poderes de frenado de protones e iones de carbono enagua l ́ıquida y vapor, obteniendo un excelente acuerdo con los datos recomendados por NIST e ICRU[3]. Los valores-w obtenidos muestran la relevancia de considerar los efectos relativistas y la emisi ́onmultilectr ́onica. Se observ ́o tambi ́en que dichos valores no dependen de la carga del ion. En trabajosfuturos se extender ́an los estudios a otros medios gaseosos relevantes en dosimetr ́ıa y a otros proyectiles,tales como iones de helio y de ox ́ıgeno, utilizados actualmente en la terapia de hadrones.[1] Reporte Tecnico TRS 398, IAEA (2000).[2] Tessaro, V. B., Poignant, F., Gervais, B., Beuve, M., y Galassi, M. E, Theoretical study of W-values for particle impact on water. Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B (2019)[3] National Institute of Standards and Technology (NIST); ICRU 49, Stopping Powers and Ranges for Protons and Alpha Particles (2015) y ICRU 73, Stopping of ions heavier than helium (2005)