La fluenza è una misura di flusso in fisica per calcolare il numero di particelle elementari in un’area quadrata, o la quantità di energia in quell’area in valori di particelle per metro quadrato o joule di energia per metro quadrato. Viene spesso utilizzato nei campi della medicina nucleare e dei viaggi spaziali per determinare la quantità di radiazioni ionizzanti erogate agli esseri umani o alle apparecchiature, nota come dosimetria delle radiazioni. Quando si parla di fluenza, le particelle con carica positiva che compongono i nuclei atomici, note come protoni, e l’energia delle particelle con carica negativa degli elettroni orbitanti sono considerate le più importanti.
Per essere precisi in tre dimensioni, i calcoli della fluenza si basano in realtà sul numero di particelle o sulla quantità di energia che cade sulla superficie di una sfera predefinita entro un tempo specifico. La fluenza protonica è un altro termine per la fluenza delle particelle, ed è spesso chiamata densità del flusso di particelle, che viene misurata in particelle per metro quadrato moltiplicate per un valore temporale. La fluenza energetica della radiazione ionizzante a base di elettroni viene misurata in joule per metro quadrato moltiplicato per un valore temporale.
Nella ricerca spaziale, il tasso di fluenza viene calcolato per determinare la quantità di radiazione ionizzante contenuta nei nuclei energetici pesanti, noti come particelle HZE. Queste particelle sono il componente principale dei raggi cosmici che possono portare a effetti cancerogeni nei tessuti umani con livelli di esposizione significativi. Mentre il campo magnetico della Terra protegge i veicoli spaziali orbitanti al suo interno da alcuni di questi danni dei raggi cosmici, nello spazio profondo o per missioni prolungate più lontane dalla Terra, i livelli di esposizione saranno molto più alti. Anche i tassi di fluenza per area quadrata per l’esposizione alle radiazioni sono considerati più accurati dei tipici calcoli del livello di dose di radiazioni, poiché la ricerca su animali da laboratorio ha dimostrato che gli ioni pesanti, come quelli del ferro, promuovono l’espressione del tumore tanto quanto quelli più leggeri prodotti dal lantanio o niobio.
La fluenza di neutroni è anche una misura importante nella scienza, che viene utilizzata per calibrare le apparecchiature per il loro livello di protezione radiologica e per calibrare i dosatori di radiazioni. La velocità del flusso di neutroni è un elemento importante dei collisori di particelle nucleari nella ricerca in fisica delle alte energie. Le strutture di ricerca come il Large Hadron Collider (LHC) vicino a Ginevra, in Svizzera, possono avere livelli di energia di fluenza di neutroni fino a 1,000,000 di elettronvolt. I livelli di energia dei neutroni sono anche una componente importante della ricerca e della produzione di armi nucleari, della generazione di energia da fissione nucleare e della ricerca astronomica sulle stelle di supernova.
Tuttavia, l’esposizione di routine alle radiazioni ionizzanti non si verifica solo in ristrette aree di ricerca della fisica o dei viaggi nello spazio. I tassi di fluenza sono anche un fattore significativo nei viaggi aerei, poiché i passeggeri e l’equipaggio degli aerei commerciali sono esposti a più radiazioni dallo spazio di quanto non sarebbero a terra. La fotone fluenza è un altro metodo di esposizione più di routine per le radiazioni non ionizzanti che presenta meno rischi per la salute umana ed è calcolato per campi come l’odontoiatria laser.