ΚΑΘΕ ΔΕΥΤΕΡΟΛΕΠΤΟ ΜΑΣ ΔΙΑΠΕΡΝΟΥΝ ΑΣΥΛΛΗΠΤΑ ΠΟΛΛΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ – ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΜΑΣ ΒΛΑΨΟΥΝ;

Κάθε δευτερόλεπτο, ένας ασύλληπτος αριθμός σωματιδίων διαπερνά το σώμα μας, χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε. Κάποια έρχονται κατευθείαν από το Διάστημα και άλλα δημιουργούνται στην ατμόσφαιρα. Πρέπει να μας ανησυχεί η αόρατη «βροχή»;

Το 1912, ο Αυστριακός φυσικός Victor Hess ανέβηκε με αερόστατο σε ύψος 5,3 χλμ. για να μετρήσει τον ιονισμό της ατμόσφαιρας, δηλαδή σε τι βαθμό η ακτινοβολία μετατρέπει τα άτομα και τα μόρια του αέρα σε ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια (ιόντα). Διαπίστωσε πως όσο ανέβαινε, ο ιονισμός αυξανόταν, φτάνοντας περίπου στην τριπλάσια τιμή από εκείνη στην επιφάνεια της θάλασσας. Συμπέρανε έτσι ότι η Γη βομβαρδίζεται από ακτινοβολία που έρχεται από το Διάστημα, έχοντας μόλις ανακαλύψει τις κοσμικές ακτίνες.

Κάτι περισσότερο από έναν αιώνα μετά, γνωρίζουμε ότι η ατμόσφαιρα λειτουργεί σαν πολυεπίπεδο φίλτρο: ορισμένα σωματίδια μπλοκάρονται ψηλά, άλλα συγκρούονται με τα μόρια του αέρα και δημιουργούν νέες δέσμες σωματιδίων, και κάποια φτάνουν στην επιφάνεια της Γης. Αρκετά από τα τελευταία, τρισεκατομμύρια ανά δευτερόλεπτο για την ακρίβεια, διαπερνούν το σώμα μας χωρίς να το καταλαβαίνουμε. Θα πρέπει να ανησυχήσουμε;

Τι είδους σωματίδια φτάνουν στη Γη;

Νετρίνα

Τα πολυπληθέστερα κοσμικά σωματίδια που περνούν μέσα από το σώμα μας είναι τα νετρίνα, υποατομικά σωματίδια με σχεδόν μηδενική μάζα και χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, εξ ου και δεν ανιχνεύονται εύκολα. «Εκτιμάται ότι, κάθε δευτερόλεπτο, διαπερνούν καθέναν από μας γύρω στα 100 τρισ. νετρίνα» δήλωσε στο Live Science ο Michael Pravica, καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Νεβάδα, στο Λας Βέγκας.

Μας διαπερνούν και συνεχίζουν ακάθεκτα την πορεία τους, χωρίς να αλληλεπιδράσουν με την ύλη. «Το γεγονός ότι τα περισσότερα από αυτά τα σωματίδια δεν αλληλεπιδρούν ποτέ μαζί μας δείχνει ότι υπάρχει μια βαθύτερη πραγματικότητα γύρω από την ύπαρξή μας, μεγάλο μέρος της οποίας δεν αντιλαμβανόμαστε καν», αναφέρει ο Pravica.

Αν και στην πλειονότητά τους προέρχονται από τις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης στον Ήλιο, υπάρχουν κάποια με αρκετά πιο μακρινή προέλευση, ακόμη και από άλλους γαλαξίες, λέει η Lu Lu, επίκουρη καθηγήτρια Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν στο Μάντισον.

Κοσμικές ακτίνες

Άλλα διαστημικά σωματίδια που βομβαρδίζουν τον πλανήτη μας είναι οι κοσμικές ακτίνες, κυρίως πρωτόνια (πυρήνες ατόμων υδρογόνου) και πυρήνες ηλίου και βαρύτερων στοιχείων και, σε μικρότερο ποσοστό, ηλεκτρόνια και ποζιτρόνια. Στην συντριπτική τους πλειοψηφία προέρχονται από βίαια επεισόδια έξω από το ηλιακό μας σύστημα, όπως εκρήξεις supernova, συγκρούσεις γαλαξιών και δραστηριότητα γύρω από τεράστιες μαύρες τρύπες, και ταξιδεύουν με ταχύτητες που πλησιάζουν εκείνη του φωτός.

Μιόνια και νετρόνια

Από τη σύγκρουση μιας κοσμικής ακτίνας με ένα άτομο ψηλά στην ατμόσφαιρα προκύπτει ένας καταιγισμός δευτερογενών σωματιδίων, μεταξύ των οποίων τα μιόνια και τα νετρόνια. Τα νετρόνια είναι ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια που, μαζί με τα πρωτόνια, αποτελούν τους πυρήνες των ατόμων. Τα μιόνια μοιάζουν με τα ηλεκτρόνια, με πάνω από 200 φορές μεγαλύτερη μάζα, έχουν ηλεκτρικό φορτίο και έτσι αλληλεπιδρούν με την ύλη, και η διαδρομή τους μπορεί κάλλιστα να γίνει ορατή σε έναν θάλαμο νέφωσης, όπου αφήνουν χαρακτηριστικό ίχνος μέσα στους ατμούς.

«Στο επίπεδο της θάλασσας στη Γη, περίπου ένα μιόνιο διέρχεται από κάθε τετραγωνικό εκατοστό ανά λεπτό», εξηγεί η Lu. «Για έναν άνθρωπο, ο αριθμός τους κυμαίνεται από δεκάδες έως εκατοντάδες το δευτερόλεπτο. Περίπου ένα ή δύο διέρχονται από το χέρι κάθε δευτερόλεπτο».

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η όποια επίδραση από τη «βροχή» σωματιδίων στην υγεία εξαρτάται από το πόση ενέργεια φτάνει τελικά στο σώμα μας.  iStock

Ποια από αυτά μπορούν να επηρεάσουν την υγεία μας;

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η όποια επίδραση από τη «βροχή» σωματιδίων στην υγεία εξαρτάται από το πόση ενέργεια φτάνει τελικά στο σώμα μας. 

Στην περίπτωση των νετρίνων, είναι ελάχιστη. Οι επιστήμονες εκτιμούν πως οι αλληλεπιδράσεις τους με τα άτομα του ανθρώπινου σώματος είναι τόσο ελάχιστες, ώστε «θα περίμενε κανείς το πολύ περίπου μία αλληλεπίδραση μέσα στο σώμα σας, ίσως και λίγες, σε ολόκληρη τη ζωή του», λέει η Lu. «Δεδομένου του πόσο μικρή ενέργεια θα εναπόθετε μια τέτοια αλληλεπίδραση, τα νετρίνα δεν ενέχουν κανέναν κίνδυνο για την υγεία», σημειώνει.

Αντιθέτως, τα μιόνια και τα νετρόνια μπορούν να φτάσουν μέχρι την επιφάνεια της Γης και να συμβάλουν στη φυσική ακτινοβολία που δεχόμαστε από το περιβάλλον. «Στο επίπεδο του εδάφους, τα μιόνια αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των διεισδυτικών φορτισμένων σωματιδίων που φτάνουν σε εμάς από τους καταιγισμούς κοσμικών ακτίνων», λέει η Lu.

Για έναν μέσο άνθρωπο, η κοσμική ακτινοβολία αντιστοιχεί σε περίπου 0,4 millisievert τον χρόνο, ποσότητα αντίστοιχη με μερικές ακτινογραφίες θώρακος μέσα στη χρονιά, ενώ η συνολική ακτινοβολία που δεχόμαστε ανέρχεται σε περίπου 2,4 millisievert τον χρόνο.

Ωστόσο, η έκθεση αυξάνεται με το υψόμετρο και επηρεάζεται επιπλέον από το γεωγραφικό πλάτος και την προστασία από την ακτινοβολία. Γι' αυτό και είναι μεγαλύτερη κατά τις αεροπορικές πτήσεις, με σχετικές μελέτες να τη συνδέουν με ορισμένους τύπους καρκίνου σε πιλότους και αεροσυνοδούς.

Τι μας αποκαλύπτουν για το Σύμπαν;

Οι κοσμικές ακτίνες αποτέλεσαν για δεκαετίες ένα φυσικό εργαστήριο για τη μελέτη των στοιχειωδών σωματιδίων. Πριν από την ανάπτυξη των μεγάλων επιταχυντών, ήταν η μελέτη τους που αποκάλυψε, μεταξύ άλλων, το ποζιτρόνιο το 1932 και το μιόνιο το 1937.

Σήμερα, το επιστημονικό ενδιαφέρον επικεντρώνεται στα νετρίνα υψηλής ενέργειας. Επειδή αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την ύλη, μπορούν να διαφύγουν από πυκνές περιοχές του Σύμπαντος, τι οποίες αδυνατεί να διαπεράσει το φως, και να μας δώσουν πληροφορίες για όσα συμβαίνουν εκεί. «Τα νετρίνα υψηλής ενέργειας μάς επιτρέπουν να μελετήσουμε μερικά από τα πιο βίαια και κατά τα άλλα αθέατα περιβάλλοντα του Σύμπαντος, όπως τις περιοχές γύρω από μαύρες τρύπες, αστέρες που εκρήγνυνται και άλλους ισχυρούς κοσμικούς επιταχυντές», λέει η Lu.

Τα κοσμικά σωματίδια μπορούν να οδηγήσουν και σε πιο απρόσμενες ανακαλύψεις. Οι επιστήμονες, για παράδειγμα, έχουν χρησιμοποιήσει ανιχνευτές μιονίων για να εντοπίσουν κρυφές διόδους στο εσωτερικό πυραμίδων. Πέρα, όμως, από τις επιμέρους ανακαλύψεις, η μελέτη τους ανοίγει ένα παράθυρο σε γεγονότα που συμβαίνουν πολύ μακριά από τη Γη.