2) 30-50 мкм (+)
3) до 10 мкм
4) ~1-2 см
Пробег α-частицы в воде для типичных энергий порядка 4–6 МэВ составляет примерно 30–50 мкм, поэтому отмеченный ответ является правильным. Вода используется как приближённая модель мягких тканей: её плотность и тормозные свойства близки к тканевым. По мере прохождения α-частица интенсивно теряет энергию вследствие ионизации и возбуждения атомов, а в конце траектории формируется максимум удельной ионизации — пик Брэгга.
Короткий пробег обусловлен большой массой и двойным положительным зарядом α-частицы, что обеспечивает высокий линейный перенос энергии (LET) и плотное повреждение биологических структур. Наиболее значимым результатом являются сложные, в том числе двунитевые, разрывы ДНК в пределах нескольких десятков микрометров. Значения около миллиметра и тем более сантиметров характерны для более проникающих видов излучения или электронов, тогда как пробег менее 10 мкм возможен только для α-частиц существенно меньшей энергии.
| Вид излучения или диапазон энергии | Ориентировочный пробег в воде | Ключевая физико-биологическая особенность |
|---|---|---|
| α-частицы, 3–4 МэВ | Примерно 15–30 мкм | Высокий LET, плотная ионизация на коротком пути |
| α-частицы, 4–6 МэВ | Примерно 30–50 мкм | Типичный диапазон для обоснования правильного ответа |
| α-частицы, 6–9 МэВ | Около 50–100 мкм | Более длинный пробег при сохранении высокого LET |
| β-частицы, средние энергии порядка 0,5–2 МэВ | От долей миллиметра до нескольких миллиметров | Меньший LET и более выраженное рассеяние по сравнению с α-частицами |
| Протоны терапевтических энергий | От нескольких сантиметров до десятков сантиметров | Конечный пик Брэгга используется для дозового распределения в глубине |
| Рентгеновское и γ-излучение | Фиксированного конечного пробега нет; ослабление происходит экспоненциально | Глубокое проникновение и дозовая нагрузка за пределами мишени |
В радиотерапии короткий пробег α-частиц позволяет концентрировать повреждение в пределах одной-нескольких клеточных диаметров, что особенно важно при таргетной α-терапии. Эффект определяется не только суммарной дозой, но и микродозиметрическим распределением энергии, плотностью мишени и расстоянием от источника до ядра клетки. Поэтому эффективность лечения зависит от равномерности доставки радионуклида к опухолевым клеткам и от ограничения его накопления в критических органах.