Протонный пучок, направленный в опухоль, проходит сквозь мягкие ткани, как нож сквозь масло, но его пробег зависит от мельчайших свойств воды, из которой мы в основном состоим. Вода — главный компонент тела, и от того, насколько быстро протоны в ней тормозятся, зависит, где именно они отдадут свою энергию.

Долгие споры мешали определить ключевое число — среднюю энергию возбуждения (I): у жидкой воды её трудно измерить напрямую, ведь она испаряется. Но у аморфного льда — той же воды, только замороженной в неупорядоченную структуру — тормозная способность на единицу плотности совпадает с жидкой водой при любых энергиях протонов. Это как сравнивать два рецепта одного теста: мука та же, только в одном случае тесто жидкое, а в другом — застывшее, но печётся одинаково.

Авторы применили два расчётных метода: один точный при высоких энергиях, другой — при низких, вплоть до пика потерь энергии. Совместив их, они получили надёжные значения тормозной способности и подставили в программу, которая моделирует пробег протонов в тканях. Сравнение с точными измерениями глубинной дозы показало: лучше всего подходит значение I = 79,4 эВ.

Теперь у врачей появится более прочная физическая основа для планирования протонной терапии. Вода, которая всегда была помехой в измерениях, через лёд подсказала, как лечить точнее.