CÁLCULO DEL STOPPING POWER DE PROTONES EN AGUA Y AIRE: MODELOS FÍSICOS DE PROCESOS INELÁSTICOS. APLICACIONES EN HADRONTERAPIA

STRUBBIA, CAMILA; TESSARO, VERÓNICA; GALASSI, MARIEL ELISA

Rosario

Jornada; XVII JORNADAS DE CIENCIAS, TECNOLOGÍAS E INNOVACIÓN; 2023

UNR

La Hadronterapia es actualmente una de las terapias de vanguardia para el tratamiento de algunos tipos de tumores del sistema nervioso central, oculares y pediátricos, ya que permite un mejor control tumoral que la radioterapia convencional. El cálculo de la dosis que será suministrada al paciente se basa en la dosimetría de referencia, que se lleva a cabo utilizando fantomas de agua y cámaras de ionización en cuyo interior hay aire y un electrómetro. Para convertir la lectura del dosímetro a dosis en agua líquida, se requieren factores que dependen de las propiedades físicas de la interacción de la radiación con las moléculas del medio, tales como los cocientes de Stopping Power agua/aire. El objetivo de este trabajo es estudiar el Stopping Power por impacto de protones sobre agua y aire para un rango de energías de 1 keV a 100 MeV del protón incidente, los cuales son estimados mediante modelos semiempíricos desarrollados en base a experimentos. Los procesos relevantes a altas energías son la ionización y la excitación por impacto protones, mientras que a energías intermedias y bajas, ocurre un proceso de intercambio de carga (captura y pérdida de electrones) dando lugar a un equilibrio dinámico de carga. Abordar su estudio mediante modelos ab-initio de la mecánica cuántica es extremadamente complejo, es por ello que se estudian las secciones seficaces mediante modelos semiempíricos tales como el modelo de Rudd [1], Green-Stolarsky [2] y Nakai-Shirai [3]. Los resultados obtenidos sobre agua muestran muy buen acuerdo con datos recomendados [4], con una discrepancia menor al 5% para todo el rango de energías. Para aire, presentan buen acuerdo para energías mayores a 50keV, mientras que por debajo de esta la discrepancia es mayor al 20%. Estas diferencias se pueden atribuir a un error en el ajuste de los modelos semiempíricos por la falta de datos experimentales para ciertos procesos inelásticos, como la excitación por impacto de H0 y H+. Es por esto que se está llevando a cabo una mejora de los modelos que representan cada proceso, sobre todo para energías intermedias y bajas.