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粒子加速器的全称是“带电粒子加速器”，它是一种特殊的电磁高真空装置，在高真空场中，带电粒子在磁场力的控制和电场力的加速下达到高能。这是一种人工提供各种高能粒子束或辐射的现代设备。日常生活中常用的粒子加速器包括阴极射线管和电视用的x光管。一些低能加速器用于核科学和工程，而另一些广泛用于化学、物理和生物学的基础研究。

如果身体卡在粒子加速器里会发生什么？这一场景听起来像是蹩脚的漫威漫画的开始，但它确实揭示了我们对辐射、脆弱的人体和物质本质的直观看法。粒子加速器允许物理学家在强磁场中加速亚原子粒子，然后追踪这些粒子碰撞时发生的相互作用。通过探索宇宙的奥秘，对撞机发现了在时代发展的潮流下，仅存在于当代世界的奇迹和恐惧。

一名苏联物理学家在检修一台大型粒子加速器时，意外被高能粒子的“致命一击”击中。一束速度接近光速的质子束径直穿过他的头部。质子束带来的高能辐射导致了癫痫和面部神经损伤，但这位物理学家成功地活了下来:他的智力没有受到影响，他在身体康复后成功地获得了博士学位，成为地球上唯一一个被粒子加速器“击昏”的人。

对撞机带来的“恐惧”

早在2008年，欧洲核研究组织的大型强子对撞机(LHC)就被指控制造微型黑洞来探测其他维度。对许多人来说，这听起来像科幻灾难电影中的情节。因此，两个人实际上提起诉讼试图停止大型强子对撞机的运行并不奇怪——他们担心碰撞会产生一个可能毁灭整个世界的黑洞。显然，物理学家说这个想法是荒谬的，诉讼被驳回。

闹剧结束后，LHC号在2012年探测到了期待已久的希格斯波森，这可以帮助物理学家解释宇宙中的粒子是如何获得质量的。随着这一重大成就的发现，LHC已经成为一种流行文化。它登上了重金属乐队Megadeth的SuperCollider (2013)的封面，也是美国电视连续剧《闪电》(2014年至今)的一集。

重金属乐队Megadeth，超级对撞机封面图片来源:Amazon.com

一束粒子射进大脑

那么，当一束接近光速的亚原子粒子击中人类的血肉时会发生什么呢？也许是因为粒子物理学和生物学之间的概念距离太远，不仅外行无法回答这个问题，就连一些专业物理学家也无能为力。在2010年的一次YouTube采访中，诺丁汉大学物理和天文系的几位学术专家承认，他们不知道如果一个人接触到LHC的质子束会发生什么。迈克尔·梅里菲尔德教授简洁地回答道:“这是一个好问题，我不知道答案，但这样做可能对你有害，但不会有好处。”劳伦斯·伊夫斯教授也谨慎而保守地说:“以我们目前探测到的能量来看，损害可能不会那么明显。”然后他带着一丝英国式的幽默补充道:“你问我会不会把手伸进去？我不确定哪一个~”

这种思维实验对于探索实验中无法研究的问题非常有用。然而，偶尔也有一些不幸的事故——这种实际情况为研究人员提供了一个真正的“机会”。在这个案例研究中只有一个样本，甚至没有控制组:一位名叫阿纳托利·布戈尔斯基的苏联科学家把他的头放进了粒子加速器。在那不幸的一天，巴格斯基正在检查苏联最大的粒子加速器——U-70同步加速器的故障设备，这时一个安全装置失灵了，一束质子以接近光速的速度直接穿过他的头部。历史上很少有人经历过这种高能辐射束照射。

布斯基的头部暴露在辐射源下的照片:好奇

质子辐射确实是一种罕见的现象。太阳风和宇宙射线产生的质子被地球大气阻挡，质子辐射在放射性衰变中非常罕见，直到1970年才被观测到。更常见的威胁，如紫外线光子和阿尔法粒子，除非被人体消化吸收，否则无法穿透皮肤。例如，俄罗斯反对派人物亚历山大·特维宁科被阿尔法粒子杀死:他不小心吃了刺客投下的放射性钋-210，这种辐射甚至不能穿透一张纸。然而，当阿波罗号宇航员在宇航服的保护下暴露在含有质子和更奇异形式辐射的宇宙射线中时，他们报告说看到闪烁的可见光。由此我们可以预料到在那悲惨的一天布尔斯基遭受了什么。根据1997年对Wiredmagazine的采访，Bugsky说他当时看到了强烈的闪光，但没有感到疼痛。这位年轻的科学家被带到莫斯科的一家诊所。他的脸肿了一半。医生为他的病制定了最糟糕的计划。

虽然质子疗法，一种使用质子束来摧毁肿瘤的癌症治疗方法，在当时已经出现，但是在巴格斯基事故之前，这些束的能量通常不超过2.5亿电子伏特(一种用于描述粒子的能量单位)。巴格斯基所经历的质子束能量可能超过一般情况下的300倍，或760亿电子伏特。

电离辐射粒子，如质子，通过破坏DNA中的化学键来伤害身体。这种对细胞遗传程序的攻击可以杀死细胞、阻止细胞分裂或诱发癌变。快速分裂的细胞，如骨髓中的干细胞，受害最深。因为血细胞是在骨髓中产生的，所以许多辐射中毒病例会导致感染和贫血，主要是由于白细胞和红细胞减少。然而，巴格斯基事件的独特之处在于，辐射集中在一束迅速穿透头部的窄质子束上，而不是像切尔诺贝利灾难或广岛原子弹的大多数受害者那样，暴露在核辐射尘埃中。对巴格斯基来说，最脆弱的组织，如骨髓和消化道，可能已经存活下来。然而，大量的辐射能量将沉积在质子束穿过的头部区域，比估计的致死剂量高数百倍。

然而，巴格斯基今天仍然活着。他的半边脸瘫痪了，这使得他的半头看起来非常年轻。据报道，他有一只耳朵聋了。他经历过至少六次全身强直阵挛性癫痫发作(通常称为大发作)，这是电影和电视中最常见的癫痫症状，包括抽搐和失去知觉。巴格斯基的癫痫可能是由质子束留下的脑疤痕引起的。它也带来了小发作，或称失神发作，在此期间意识暂时中断，但没有眼睛直上直下的大发作那么可怕。虽然这通常是核辐射的长期后果，但没有报道称巴格斯基被诊断出患有癌症。

图像来源:Gizmodo

尽管粒子加速器的质子束穿过大脑，但巴格斯基的智力仍然完好无损。事故发生后，尽管他感到比以前更加疲劳，但他成功地获得了博士学位——躲过了可怕的辐射，并作为物理实验的协调者继续他的研究工作。另一方面，我们人类带着对粒子加速器的敬畏和恐惧走在核时代，并且从未停止成长。

随着科学技术的进步和人们生活质量的提高，人们对医疗卫生条件提出了更高的要求。然而，加速器在医疗保健中的应用促进了医学的发展和人类寿命的延长。目前，加速器主要用于医疗卫生的三个方面，即放射治疗、医用同位素生产和医疗器械消毒、医疗用品和药品。

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