Como varia o poder de ionização de uma partícula carregada ao perder velocidade no meio e por que ocorre o pico de Bragg?

O poder de ionização aumenta à medida que a partícula desacelera (dE/dx cresce ~ z²/v²), gerando o pico de Bragg próximo ao fim do percurso; captura de elétrons no final reduz a carga efetiva e pode moderar esse efeito.

Explicação:
Segundo a dependência básica da perda por ionização, a perda de energia por unidade de percurso segue aproximadamente \( \frac{dE}{dx}\propto\frac{z^2}{v^2} \) (ignorando termos logarítmicos).
Assim, quando a velocidade v diminui, \( \frac{dE}{dx} \) aumenta, resultando no acúmulo de deposição de energia conhecido como pico de Bragg perto do fim do alcance.
Em baixas energias finais ocorre captura de elétrons, reduzindo a carga eficaz \(z_{\rm eff}\), o que tende a diminuir o poder de ionização após o pico.

Exemplo:
Considere uma partícula com carga efetiva \(z=1\) que reduz sua velocidade de \(v\) para \(v/2\).
Usando \( \frac{dE}{dx}\propto\frac{z^2}{v^2} \):
\( \frac{(dE/dx)_{v/2}}{(dE/dx)_v}=\frac{z^2/(v/2)^2}{z^2/v^2}=\frac{1/(v^2/4)}{1/v^2}=4.\)
Logo, ao reduzir a velocidade à metade, o poder de ionização aumenta por um fator 4; se depois a partícula captura um elétron reduzindo \(z_{\rm eff}\), esse valor cai novamente.