质子在不同相态水中的阻止截面

准确量化质子束在液态水中的能量损失率对于质子治疗的精确应用和改进至关重要，而质子在水冰中的慢化在天体物理学中也起着重要作用。然而，迄今为止一直难以精确确定电子阻止本领，特别是对于液相。实验技术难以应用于挥发性液体，且足够可靠测量数据的可用性一直局限于固相和气相。当前模型的准确性通常仅限于质子能量略高于能量损失最大值处，这使得难以预测在特别相关能量范围内的辐射效应。我们通过结合实时含时密度泛函理论与 Penn 方法，阐明了在宽能量范围（0.001-10 MeV）内水中质子能量损失的相态差异。这种非微扰模型比现有方法的计算效率更高，对水中相效应的描述与现有实验数据高度吻合，揭示了在阻止本领曲线最大值附近及以下区域的明显偏差。作为一项重要成果，我们的计算表明，液态水和非晶冰的质子阻止量是相同的，这与最近对低能电子的类似观察相一致，指出所有带电粒子都具有这种等效性。这可能有助于克服在获取生物学相关的液态水靶标可靠实验信息方面的限制。