Сколько космических частиц проходит сквозь тело человека каждую секунду

Мы не чувствуем этого, но человеческое тело постоянно пронизывают частицы, прилетающие из космоса. Одни возникают в недрах Солнца, другие рождаются при взрывах звёзд, возле чёрных дыр и во время столкновений галактик. Атмосфера Земли задерживает значительную часть опасного излучения, однако некоторые частицы способны проникать через неё, здания и даже сквозь наши тела. Самыми многочисленными среди них являются нейтрино — чрезвычайно лёгкие и почти не взаимодействующие с обычным веществом частицы. По оценке профессора физики Университета Невады в Лас-Вегасе Майкла Правицы, через тело каждого человека ежесекундно проходит около 100 триллионов нейтрино.

Подавляющее большинство этих частиц рождается в результате реакций ядерного синтеза внутри Солнца. Именно такие реакции обеспечивают нашу звезду энергией. Однако часть нейтрино прилетает из гораздо более далёких областей Вселенной, включая другие галактики и окрестности сверхмассивных чёрных дыр. Нейтрино иногда называют «призрачными частицами». Они способны беспрепятственно проходить через огромные слои вещества, практически не сталкиваясь с атомами. Для них человеческое тело, дом и даже вся планета остаются почти прозрачными. Несмотря на колоссальное количество нейтрино, проходящих через нас каждую секунду, за всю жизнь человека лишь одна или несколько таких частиц могут непосредственно провзаимодействовать с атомами его тела. Другим источником внеземных частиц являются космические лучи.

Это в основном протоны и ядра химических элементов, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света. Среди них встречаются ядра гелия, железа и других элементов, а также небольшое количество электронов и позитронов. Большинство высокоэнергетических космических лучей приходит из-за пределов Солнечной системы. Их источниками могут быть взрывы сверхновых звёзд, поглощение вещества сверхмассивными чёрными дырами и столкновения галактик. Когда такие частицы достигают Земли, они сталкиваются с молекулами воздуха в верхних слоях атмосферы. Первичные космические лучи обычно не добираются до поверхности планеты. Однако их столкновения с атмосферой порождают целые потоки вторичных частиц.

Среди них особенно выделяются мюоны — отрицательно заряженные частицы, похожие на электроны, но превосходящие их по массе более чем в 200 раз. На уровне моря через каждый квадратный сантиметр поверхности в среднем проходит примерно один мюон в минуту. С учётом размеров человеческого тела получается, что каждую секунду через человека пролетают от нескольких десятков до нескольких сотен мюонов. Приблизительно один или два мюона ежесекундно проходят только через ладонь. В отличие от нейтрино, мюоны обладают электрическим зарядом и способны взаимодействовать с веществом. Их движение можно увидеть при помощи камеры Вильсона — специального устройства, заполненного перенасыщенным паром.

Пролетая через камеру, заряженная частица оставляет за собой заметный туманный след. Для регистрации нейтрино учёным требуются намного более крупные установки. Одна из самых известных — обсерватория IceCube, расположенная в Антарктиде. Её датчики размещены внутри кубического километра прозрачного льда. Когда редкое нейтрино всё же сталкивается с атомным ядром, возникают быстро движущиеся заряженные частицы. Они испускают слабую синюю вспышку черенковского света, которую фиксирует оборудование. По направлению, форме и яркости свечения исследователи определяют энергию нейтрино и область неба, откуда оно прилетело. Общее количество частиц рассчитывают на основании немногочисленных зарегистрированных взаимодействий, учитывая размеры детектора, время наблюдения и вероятность столкновения нейтрино с веществом.

Проходящие через человека нейтрино практически не передают ему энергию и не представляют опасности для здоровья. Воздействие вторичных частиц космических лучей также обычно невелико. В среднем космическое излучение даёт человеку около 0,4 миллизиверта в год при общей естественной фоновой дозе примерно 2,4 миллизиверта. Уровень воздействия увеличивается с высотой. Поэтому экипажи самолётов и часто летающие пассажиры получают более высокую дозу, чем люди, постоянно находящиеся у поверхности Земли. Во время авиаперелётов возрастает вклад не только мюонов, но и вторичных нейтронов. Однако для большинства людей космическое излучение не считается существенной угрозой.

Космические частицы приносят науке большую пользу. Мюонные детекторы уже применялись для поиска неизвестных пустот и скрытых помещений внутри египетских пирамид. Нейтрино позволяют исследовать области возле чёрных дыр и взрывающихся звёзд, откуда обычный свет не способен выбраться без изменений. Таким образом, каждую секунду через тело человека проходит около 100 триллионов нейтрино и от десятков до сотен мюонов, а также небольшое количество других вторичных частиц. Этот невидимый поток напоминает, что Земля не изолирована от окружающего космоса, а каждый из нас непрерывно взаимодействует с процессами, происходящими во Вселенной.

• Загадочный космический гул может быть отголоском древних тёмных звёзд
• Земные микробы могут выживать в затененных районах Луны
• Зонд «Эйнштейн» обнаружил редкую рентгеновскую вспышку и рождение мощного магнетара
• SpaceX установила рекорд, запустив две ракеты Falcon 9 с интервалом всего 38 минут
• Солнечное затмение и Персеиды совпадут: август 2026 года подарит сразу несколько небесных событий
• Космический аппарат NASA «Психея» пролетел мимо Марса и проверил научные приборы
• Учёные определили минимальный размер планеты, способной долго сохранять атмосферу
• SpaceX запустила на орбиту робота для продления жизни старых спутников