@ 2017.05.13 , 22:50

如果你的头卡在粒子加速器里

如果你的身体卡在粒子加速器里,会发生什么?这一幕很像是漫威超级英雄漫画的开头,超级英雄们会因为被粒子加速器中的粒子击中而获得超能力,走向人生巅峰。但现实是残酷的,也许你只会得癌症,也许不会,科学家们也不知道。但类似的yy可以开拓我们对辐射的认知,了解人类的脆弱,甚至知晓物质的本质。粒子加速器运用强磁场加速各类粒子,高速运动的粒子产生碰撞,随后物理学家追踪粒子碰撞的过程,从而获取有关各种亚原子的物理特征。粒子对撞机是探索宇宙奥秘的重要手段之一,当“粒子对撞机”不断曝光在大众视野里,它引发普通人的好奇心,也带来了一丝不安。

如果你的头卡在粒子加速器里
credit: 123RF

回溯2008年,欧洲核子研究中心(CERN)的科学家们操控着大型强子对撞机(Large Hadron Collider ,下简称LHC),准备制造一个小型黑洞,借以窥探更高维度的秘密。对于许多人来说,这仿佛是科幻小说里的情节。当然也不是谁都支持这个项目,有两人提出诉讼要求停止LHC的实验,否则LHC将产生威力足以吞噬地球的黑洞。好在科学家据理力争,声称毁灭地球的想法荒谬至极,最终用数据驳回诉讼。

2012年,LHC发现了希格斯波色子(Higgs boson)——科学家一直在寻找的上帝粒子,该粒子是解释粒子拥有质量的关键。从此,LHC功成名就,迎来了它的黄金时期;这一LHC甚至成为了专辑Super Collider(2013)的封面,也是美剧闪电侠(The Flash,2014)的取景地点之一。

除了这些傲人的成就和往日荣光,粒子物理学本质上是一门极其抽象的领域,很少有人能真正理解其意义或者运用。与NASA的火星计划不同,CERN的研究一点都不光鲜靓丽。NASA好歹时不时公布一些漂亮的星云照片,制造些噱头。但是CERN的工作很多时候会是在站在黑板前拿着粉笔推倒一天的公式,或者画一条条扭曲的线,而这些线其实是著名的费曼图(Feynman diagram)。 Aage Bohr和他的父亲因“原子的波尔模型”获得诺贝尔物理学奖,但是他们的同事Ole Ulfbeck死都不承认有比原子还小的粒子,认为两人的成果只是数学模型不是真实存在的。

现在回到开头提到的问题:当亚原子态的粒子以接近光速穿透人的身体后,会发生什么?也许粒子物理学领域与生物学的概念相去甚远,两者很难有所交集,所以不仅是吃瓜群众一脸懵逼,一些物理学教授也不知道问题的答案。2010年,视频网站Youtube曾采访了来自诺丁汉大学物理系和天文系的教授,其中一个问题就是“如果脑袋被LHC的质子流击中会怎样?”。“这是个好问题,我也不知道。大概会对你的身体不好”Michael Merrifield教授打着哈哈说道。其他教授对这一问题下结论时也很谨慎。 Laurence Eaves 自嘲道“我会把手伸进LHC光束中吗?也许会哦!”

1978年7月13号,前苏联科学家 Anatoli Bugorski真的就把自己脑袋卡在了粒子加速器里。在那个命中注定的一天,Bugorski正在检查同步辐射U-70号线——前苏联最大的粒子加速器。这时,防护系统出现故障,一束质子流以接近光速的速度贯穿了Bugorski的脑袋。在此之前,还没人有幸体验如此高能量的粒子束辐射穿透身体。也许有人会问治疗肿瘤的伽马刀算不算?伽马刀的能量确实很大,大约在250 000 000电子伏特。但是,穿过Bugorski脑袋的质子束能量大约是前者的300倍。

质子辐射猛如虎。来自太阳风和宇宙射线的质子被大气层阻隔在地球之外,即使这些辐射顺利抵达地球,也十分微弱,直到1970年,人类才能检测出来自宇宙的少量质子。相对于质子辐射,我们更熟悉紫外光光子和阿尔法粒子辐射,这些粒子并不会穿透人类的身体,但凡事都有例外,如果你不小心食用了这些粒子的辐射源,那你就等着领便当吧。俄罗斯叛国者Alexander Litvinenko被杀手用阿尔法粒子辐射源Po-210暗杀,通常情况下阿尔法粒子无法穿透薄薄的一张纸,但是一旦摄入体内将是致命的。当阿波罗号升空,宇航员确实被宇航服保护着,但来自宇宙的辐射多种多样,单单一层宇航服是不够的,据报道,宇航员们暴露于宇宙射线时,他们看到了一阵可见的强光。这阵强光不是偶然,头卡在粒子加速器的Bugorski也看到了神秘的光线。1997年Wired杂质采访了这位不幸的科学家,他说当时他看见了短暂的闪光,但是并没有感到疼痛。意外发生后,年轻的Bugorski半边脸出现肿胀,随后被送去了莫斯科的诊所,能活下来也简直是奇迹。

诸如质子这样的电离辐射粒子会破坏DNA的的化学键,从而可能对人体带来灾难性的破坏。这种对基因复制过程的破坏会杀死细胞,阻止细胞分裂,引发变异,什么?你想变闪电侠?呵呵哒,你就等着得癌症吧。我们知道血细胞是由骨髓制造的,许多辐射中毒的病例中都有病人因缺少血小板或白细胞患上败血症的描述。某种程度上来说,Bugorski是幸运的,粒子辐射穿过他脑袋时,仅仅集中在极细的光束里,而不是全身都暴露在辐射中(切尔诺贝利核电站或者是日本广岛的人们就没有那么幸运了)。Bugorski身体上比较脆弱的组织器官,如骨髓、肠道等,都幸免于难,可是被质子击中的脑袋承受了足以杀死好几头大象的辐射剂量。

不愧是战斗民族,Bugorski仍然健在,但是他的半张脸已经“瘫痪”,一直保持着年轻时的容貌,想想就毛骨悚然。他的一只耳朵聋了,经常间歇式痉挛发作,同时患有癫痫。癫痫是质子束穿透脑组织的后遗症,这也使得他经常走神,经常盯着某处发呆。我们知道,癌症通常是遭遇强烈辐射的后果,但是目前为止,还没有Bugorski得癌症的报道。

Bugorski的脑子确实被粒子加速器的质子束击中,但不是脑子进水,他的智力完好无损,甚至在事故发生后还顺利完成了博士论文。

人类如今经历的核危机就像粒子加速器的辐射一样令人畏惧,但Bugorski在这场灾难中幸存下来,人道主义也会是如此,人性终不会因核武器而泯灭。

# 原文始发于公众号 牛油果进化论

本文译自 Aeon,由译者 Hulk 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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