Lorsque des ions rapides croisent de grosses biomolécules, les collisions qui en résultent produisent de nombreux électrons de faible énergie qui peuvent ioniser encore plus les molécules. Pour bien comprendre comment les structures biologiques sont affectées par ce rayonnement, il est important pour les physiciens de mesurer comment les électrons sont dispersés lors des collisions. Jusque là, cependant, la compréhension du processus par les chercheurs est restée limitée. Dans une nouvelle recherche publiée dans EPJ D , chercheurs en Inde et en Argentine, dirigé par Lokesh Tribedi au Tata Institute of Fundamental Research, ont réussi à déterminer les caractéristiques de l'émission d'électrons lorsque des ions à grande vitesse entrent en collision avec l'adénine, l'une des quatre bases nucléiques clés de l'ADN.

Étant donné que les ions de haute énergie peuvent casser des brins d'ADN lorsqu'ils entrent en collision avec eux, les découvertes de l'équipe pourraient améliorer notre compréhension de la façon dont les dommages causés par les radiations augmentent le risque de développer un cancer dans les cellules. Dans leur expérience, ils ont considéré la « double section efficace différentielle » (DDCS) de l'ionisation de l'adénine. Cette valeur définit la probabilité que des électrons avec des énergies et des angles de diffusion spécifiques soient produits lorsque des ions et des molécules entrent en collision frontale, et est essentiel pour comprendre dans quelle mesure les biomolécules seront ionisées par les électrons qu'elles émettent.

Pour mesurer la valeur, Tribedi et ses collègues ont soigneusement préparé un jet de vapeur de molécule d'adénine, qu'ils ont croisé avec un faisceau d'ions carbone de haute énergie. Ils ont ensuite mesuré l'ionisation résultante grâce à la technique de spectroscopie électronique, ce qui leur a permis de déterminer les émissions d'électrons de l'adénine sur une large gamme d'énergies et d'angles de diffusion. Ensuite, l'équipe a pu caractériser le DDCS de la collision adénine-ion ; produisant un résultat qui concordait largement avec les prédictions faites par les modèles informatiques basés sur les théories précédentes. Leurs découvertes pourraient maintenant conduire à des avancées importantes dans nos connaissances sur la façon dont les biomolécules sont affectées par le rayonnement ionique à grande vitesse; menant potentiellement à une meilleure compréhension de la façon dont le cancer dans les cellules peut survenir à la suite de dommages causés par les radiations.