encore des questions sur les protons !

Bonjour,

En ce joli mois de mai, tout aime, tout se meut dans la nature ... Alouettes aux champs.
En plus, cette année, le soleil s'ébroue en nous expédiant ses perturbations magnétiques et autres émissions de rayonnements X.
Et la semaine dernière, il nous a expédié suffisamment de protons pour saturer le capteur GOES 15 qui est en orbite terrestre.

Je crois que la plupart des protons sont absorbés par l'atmosphère (où ils produisent du tritium par interaction, n'est-ce pas ?) ou par la magnétosphère (où ils participent aux aurores boréales ou australes, n'est-ce pas?) ... mais qu'en est-il de ceux qui atteignent la surface ?

En particulier, leur Wr est-il calqué sur celui des électrons (particules chargées) ou sur celui des neutrons (grosses particules), mais dans ce dernier cas, quel est leur niveau d'énergie ? Est-ce qu'on a des repères épidémiologiques sur leur radio-toxicité : organes-cibles, impact sur les risques de cancers, etc ?

En radio-protection basique, on a coutume de torcher le cas des protons : " ils participent à la radio-activité naturelle, et comme tous les rayonnements ionisants ils agissent sur la santé" et passez muscade. Il est vrai que ce problème concerne surtout les employés des compagnies aériennes ou les cosmonautes, ce qui le rend plutôt marginal. Mais quand le soleil est au maximum de son cycle d'activité, il arrive que cette forme de radioactivité naturelle soit assez importante pour agir sur la santé au niveau du plancher des vaches.

Comme en cette fin de joli mois de mai. D'où ma demande de renseignements précis. Enfin si c'est possible.

Bonjour
Évidemment le parcours des particules lourdes chargées (on peut ranger en approximation, les protons dans cette catégorie) dépend de leur énergie.
Leur parcours est généralement faible. Je n'ai pas de données précises.
On va chercher.
KLOUG

Pas cool Kraft-werk, tu m'as miné le moral, voilà que je vais avoir peur de notre si beau soleil.
Et que dire d'un ciel sans nuages (comme celui de la Provence), encore moins d'atténuation ???

Bonjour,

je vais essayer d'apporter quelques éléments de réponse, où plutôt quelques axes de réflexions,.
Lorsque l'on regarde le spectre en énergie des protons incidents :

Spectre du rayonnement cosmique primaire (flux d'astroparticules au sommet de l'atmosphère terrestre)

A mon avis en dessous de 5 GeV, les protons n'atteignent pas la surface de la terre (parcours de 20 km dans une atmosphère standart, mais il faudrait faire le calcul dans un gradient de densité...)

On voit qu'au dela de cette énergie le débit de fluence primaire de telle particules, qui ne sont plus guère émises par le Soleil, est particulièrement faible (genre 1 particule/m2/s)

Supposons malgré tout que certains de ces méchants protons atteignent la surface, avec encore 100 MeV d'énergie, ce qu fait peur a priori (pour qu'ils arrivent avec une énergie plus faible, genre 10 MeV, cela veut dire qu'ils sont juste en fin de parcours : il faudraient qu'en arrivant avec 10000 MeV par exemple (10 GeV), ils en perdent pile poil 9990 dans l'atmosphère avant d'arriver dans les derniers mêtres où nous nous ébatons, hors les fringants pilotes d'Air France qui s'acharnent à voler à 10 km d'altitude pour épater les hotesses)

De tels protons (100 MeV)ont alors des parcours dans les tissus de l'ordre de 8 cm, soit un TEL moyen de l'ordre de 1,3 keV /µm, ce qui les place dans la catégorie "à faible TEL", comme les électrons et les photons, avec un facteur de qualité Q de l'ordre de 1. Le facteur Wr, différent en principe de Q, est en réalité proche de celui-ci, donc il devrait rester proche de 1

En dessous de 2 MeV d'énergie résiduelle, un proton ne dépasse pas les fameux 70 µm de couche morte. Donc pas dangereux en exposition externe.

Donc à mon sens guère de périls en la demeure, le Soleil éméttant la plupart de ses protons à une énergie inferieures à 1 GeV ou 2.
Et si par malheur un protons de 10E21 eV venu du find fond de l'Univers et au dela vous heurte, il vous traversera en sans pratiquement déposer d'énergie .

Je pense surtout que les protons solaires sont indirectement responsables d'un DED au niveau du sol par création de radionucléides secondaires (genre tritiim, carbone 14), ou encore par la production de muon, particulièrement pénétrants, encore que cette dernière composante doit avoir là encore une fluence faible en terme de dose , plus génante dans le domaines des mesures à très bas niveau de bruit de fond.

Cordialemen

Merci Gluonmou !

En comparant tes indications aux graphiques du GOES (http://www.swpc.noaa.gov/rt_plots/pro_3d.html pour ces derniers jours), il me semble que les protons de plus de 5 GeV représentent environ 1/100 de la catégorie "plus de 100 MeV".
Au moment du pic, le 23 mai, le flux de ces protons serait passé de 1 partic/m²/s à environ 500 partic/m²/s.
Est-ce ridicule ou pas ridicule ?

Est-ce que la transformation de l'hydrogène en tritium, qui en a résulté, aurait pu être perceptible autrement que sous forme de bruit de fond gênant dans les mesures très précises ?

Une dernière question pour finir de rassurer (ou d'inquiéter) notre ami Contaminatorfou : si ce flux n'est pas négligeable, ça donnerait quoi, comme dose reçue au cours de cette journée bien arrosée de soleil en goguette ? Depuis que j'ai cessé d'être PCR je ne sais plus calculer ces choses-là

Eh, Conta, râle pas contre la météo : nous dans le Languedoc on a eu de la Tramontane, à décorner le Pic Saint Loup.

Bonjour Kraftwerk
Voilà une question intéressante dont la réponse est complexe.
Les protons proviennent de plusieurs « sources ». Ceux venant du rayonnement galactique très énergétique (jusqu’à 1 E21 eV voir le spectre de gluonmou), ceux provenant du soleil quelques GeV et ceux piégés dans la ceinture du Van Hallen (pas celle de David Lee Roth).
L’atmosphère de la terre représente une protection d’environ 1000 g/cm2 (soit environ 10 mètres d’eau). Il faut noter que lorsque ces protons interagissent avec l’atmosphère il y a création d’une « gerbe hadronique » créant toute sorte de particules (des neutrons des électrons des pions …). Néanmoins notre atmosphère est suffisamment imposante pour atténuer d’un facteur de plus de 1000 la fluence de protons entre le début de l’atmosphère et le sol. A noter que les protons sont également déviés par le champ magnétique de la terre. Au final, à New-York on a 360 p/cm2-an (pour 45000 n/cm2-an).
Et les éruptions solaires dans tout cela te demandes tu … En fait, contrairement à la vox populi, elles nous protègent ! En effet le vent solaire est comparable à un flux de plasma de particules très ionisé : dans ce flux les particules chargées sont décélérées par le champ créé par le vent solaire (néanmoins cela engendre plus de neutrons au niveau du sol). Ceci a été démontré lors de l’éruption solaire de 1989. Par exemple lors d’un trajet NY-Paris l’équivalent de dose est de 36 µSv avec une activité solaire maximale et 57 µSv avec une activité min.
Si tu veux creuser j’ai 3 ou 4 publications que je peux t’envoyer par courriel (en MP please)
H*

Bonjour H*(10)
Une représentation de protons piégés dans la ceinture de Davis Lee Roth, ce serait presque aussi beau que la ceinture d'Orion dans MIB

Merci pour ce petit cours de géophysique externe, qui m'a rappelé mes séjours à Kerguélen, quand j'allais écouter les passages satellites entre deux récoltes d'algues ...
Mon erreur a été de considérer les protons comme s'ils étaient tout seuls, alors qu'en fait nous sommes protégés par les interactions à l'intérieur même de l'EMC : en gros c'est bien ça ?
De toutes manières, l'atténuation d'un facteur 1000 remet les choses à leur place : même avec 500 protons de plus de 5 GeV/m²/s au niveau du satellite, il ne reste plus grand chose à la surface !

Je t'envoie tout de suite un MP pour recevoir tes pdf, avec tous mes remerciements

Bonne journée !