宇宙線はどれくらい？（後編）

地上に降り注ぐ宇宙線の主成分はミュー粒子（ミューオン）である。
・・・と納得するまでを書いたのが前回である。

前回も参考にした「このサイト」によると、
１分間に、１平方メートルあたり、約10000個のミューオンが
地上に飛び込んできているということだ。

1秒あたりに直せば 160個くらいということか。

このような数値は
きっと専門家が測定してくれたものに頼っているのだろうから、
他のサイトからの情報と大きな差がなければ
信じてしまってもいいだろう。

例えば、「このサイト」は、
KEK(高エネルギー加速器研究機構）の一般向け解説であるので、
かなり信頼がおける。

ここには
「１秒間に200回以上も私たちの身体を突き抜けています」
と書いてある。

ちょっとズレがあるなぁ。

=======================================

宇宙から見た人間の断面積は１平方メートルより小さいはずなので、
最初の数値を信じるならば160個よりも少なくなりそうだが、
KEKでは200回以上と書いてある。

桁は間違っていないようだし、
宇宙線だって多いときも少ない時もあるだろうから、
だいたいこの程度という感じの数字なのだろう。

イメージとしては「数百個」ということにしておこう。

=======================================

ところで、先ほどのKEKのサイトは
スパークチェンバーについての解説である。

スパークチェンバーというのは、
宇宙線を眼に見えるように工夫した装置で、
科学館や原子力広報館などに展示してあることが多い。

高電圧を掛けた箱の中で、
宇宙線の軌跡が派手な放電として見えるのである。

宇宙線の軌跡にそって物質が電離されることを利用して、
それを高電圧で増幅して見せているのである。

私が子供の頃の記憶では、
1秒ごとに数個といった感じの、
とどまることのない派手な放電が見えていた気がするが、
大人になってから行ったところでは
いつでも数秒間に1個くらいしか軌跡が見えないのだった。

子供の頃の記憶違いかと思っていたのだが、
どうやら、この装置は、箱に飛び込むすべての粒子を
可視化しているわけではないらしい。

一度始まった放電を止める必要があるので、
電圧の掛けたり止めたりを調整しているのだそうだ。

常に放電させていても電気代を食ってしまうので、
わざと少なめに見せているのであろう。

本当は 1 秒ごとに数個なんてのでも少なすぎるくらいの
粒子が降り注いでいたわけだ。

=======================================

さて、このイメージと、0.04 μ Sv / hr　という
宇宙線による被曝量をちゃんと結びつけることができるか、だ。

逆算してみるしかないだろう。

ミュー粒子が健康にもたらす影響はベータ線と同じ扱いになっていて、
アルファ線のように20倍しなくてもいい。
だからシーベルトをそのままエネルギーだと考えればいい。
楽だ。

0.04 μ Sv / hr は一時間あたりの値だから、
3600で割って1秒あたりの値に直そう。

1.1 × 10^-11 Sv /秒。

つまり、毎秒、1.1 × 10^-11 ジュールのエネルギーを受けているということだ。

ああそうだ。
シーベルトは体重 1 kg あたりの量なのだった。
体重をかけないと、体全体が受けた量にはならない。
60 kg ということで60倍しておこう。

約 6 × 10^-10 ジュール毎秒

これでは小さ過ぎて分かりにくいので、電子ボルト( eV )で表そう。
1 eV というのは 1.6 × 10^-19 J（ジュール）　だ。
こんな変換をして分かり易いかって？
慣れの問題だ。　私にとってはその方が具体的なイメージが描ける。
それだけのことだ。

毎秒 4000 MeV

核反応で出てくる粒子のエネルギーというのは数 MeV 程度だから、
それと比較してイメージしやすい。

この数字を、１秒間に飛び込んでくるミュー粒子の数、
だいたい300個くらいで割ってやれば、
一粒あたり、10 MeV くらいというわけだ。

===================================================

よし、そろそろイメージをまとめよう。

宇宙からやってくるのはほとんどがミュー粒子（ミューオン）。
毎秒、数百個が体に当たる。

そのエネルギーはすさまじく、
数 MeV ～ 数 TeV 程度にまで分布していると思われる。
（そのあたりは、前回悩んだ問題を解決しようと色々検索する途中で学んだ。）
ここで、1 TeV　＝　1000 GeV = 1000 × 1000 MeV である。
とにかくすさまじい。

そしてそのエネルギーを使い果たすことなく、体を簡単に貫通する。
だから体にそれほどひどい影響は与えない。

その際に、ほんの一部の運動エネルギーだけを使って、
つまり、平均 10 MeV くらいだけを使って、体の中の分子を散らす。

これでやっと自然放射線のうちの一種類のイメージ、解決！！　かな？