Апатиты, Россия
Апатиты, Мурманская область, Россия
Апатиты, Россия
Апатиты, Россия
Апатиты, Россия
Статья посвящена моделированию прохождения протонов космических лучей через атмосферу Земли. Целью работы является получение характеристик потоков вторичных частиц на разных высотах и пересчет этих значений в показатели эквивалентной дозы. Методика пересчета основана на численном моделировании взаимодействия частиц с антропоморфным фантомом. В работе рассмотрены два случая с использованием в качестве входных параметров модельного источника первичных частиц спектров протонов, соответствующих как галактическим, так и солнечным космическим лучам. Результаты вычислений представлены в табличном виде для интервала высот от 0 км до 11 км, верхнее значение соответствует стандартной высоте полета гражданских авиалайнеров. Показано хорошее согласие результатов расчетов с результатами аналогичных работ, проведенных другими научными группами.
космические лучи, астрофизика, метод Монте-Карло, GEANT4, физика частиц, численное моделирование
1. ГОСТ 25645.104-84. Лучи космические. Термины и определения. М.,1985. 9 с.
2. Лощаков И.И. Введение в дозиметрию и защита от ионизирующих излучений: Учебной пособие. СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (СПбГПУ), 2008. 145 с.
3. Маурчев Е.А., Балабин Ю.В. Модельный комплекс для исследования космических лучей. Солнечно-земная физика. 2016. Т. 2, № 4. С. 3-8. DOI:https://doi.org/10.12737/21289.
4. Маурчев Е.А., Балабин Ю.В., Германенко А.В. и др. Расчет скорости ионизации вещества атмосферы Земли протонами галактических и солнечных космических лучей. Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5, № 3. С. 81-88. DOI:https://doi.org/10.12737/szf-53201908.
5. Маурчев Е.А., Балабин Ю.В., Германенко А.В. и др. Расчет скорости ионизации во время события GLE с использованием глобальной модели атмосферы Земли и оценка вклада в этот процесс частиц галактических космических лучей с Z>2. Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2021. Т. 85, № 3. С. 388-392. DOI:https://doi.org/10.31857/s0367676521030182.
6. Allison J., Amako K., Apostolakis J., et al. Recent developments in Geant4. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 2016. Vol. 835. P. 186-225. DOI: 10.1016/ j.nima.2016.06.125.
7. Amelin N.S., Armesto N., Pajares C., Sousa D. Monte Carlo model for nuclear collisions from SPS to LHC energies. The European Physical Journal C - Particles and Fields. 2001. Vol. 22, iss. 1. P. 149-163. DOI:https://doi.org/10.1007/s100520100761.
8. Butikofer R., Fluckiger E., Desorgher L., Moser M. The extreme solar cosmic ray particle event on 20 January 2005 and its influence on the radiation dose rate at aircraft altitude. Sci. Total Environ. 2008. Vol. 391, iss. 2-3. P. 177-183. DOI:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.10.021.
9. Firoz K.A., Gan W.Q., Li Y.P., et al. On the possible mechanism of GLE initiation. Astrophys. J. 2019. Vol. 872, no. 2, 178. DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab0381.
10. Garny S., Leuthold G., Mares V., et al. Geant4 transport calculations for neutrons and photons below 15 MeV. IEEE Transactions on Nuclear Science. 2009. Vol. 56, no. 4. P. 2392-2396. DOI:https://doi.org/10.1109/TNS.2009.2023904.
11. Heikkinen A., Stepanov N., Wellisch J.P. Bertini intra-nuclear cascade implementation in Geant4. Computing in High Energy and Nuclear Physics. 2003. MOMT008, 7 p. ePrint nucl-th/0306008.
12. Matthia D., Heber B., Reitz G., et al. Temporal and spatial evolution of the solar energetic particle event on 20 January 2005 and resulting radiation doses in aviation. J. Geophys. Res. A: Space Phys. 2009. Vol. 114, iss. 8. A08104. DOI:https://doi.org/10.1029/2009JA014125.
13. Menzel H.G. The International Commission on Radiation Units and Measurements. J. ICRU. 2010. Vol. 10, iss. 1. P. 1-106.
14. Mishev A.L., Adibpour F., Usoskin I.G., Felsberger E. Computation of dose rate at flight altitudes during ground level enhancements no. 69, 70 and 71. Adv. Space Res. 2015. Vol. 55. P. 354-362. DOI:https://doi.org/10.1016/j.asr.2014.06.020.
15. Picone J.M., Hedin A.E., Drob D.P., Aikin A.C. NRLMSISE00 empirical model of the atmosphere: Statistical comparisons and scientific issues. J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107, iss. A12. 1468. DOI:https://doi.org/10.1029/2002ja009430.
16. Vashenyuk E.V., Balabin Yu.V., Gvozdevsky B.B. Features of relativistic solar proton spectra derived from ground level enhancement events (GLE) modeling. Astrophys. Space Sci. Transactions. 2011. Vol. 7, iss. 4. P. 459-463. DOI:https://doi.org/10.5194/astra-7-459-2011.
17. URL: http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiation/rad_5.htm (дата обращения 13 июня 2022 г.).
