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为了排除故障,他把头伸进粒子加速器查看,不料被高能质子束爆头

 魅力科学君 2024-02-12 发布于四川

当我们想要知道一个物体的内部结构时,有一个简单易行的办法就是:打碎它。实际上,这种办法也被物理学家用于研究微观粒子,他们会利用粒子加速器将微观粒子加速到极高的速度,并在适当的时机让它们相互碰撞,然后再对碰撞后产生的各种现象进行观测,研究其更深层次的结构和性质。

粒子加速器能够将微观粒子加速到非常接近光速的速度,其携带的能量是相当高的,当这些高速运动的粒子束相互碰撞的时候,其产生的局部高温,甚至可以超过太阳核心温度的上万倍。

据此我们也不难想象,假如研究人员不小心被这种高能粒子击中,其后果会有多严重。不幸的是,在人类使用粒子加速器的历史中,真的出现过一次这样的事故,在上个世纪70年代,前苏联的一位物理学家为了排除粒子加速器的故障,把头伸进粒子加速器查看,不料被高能质子束爆头。

这位物理学家就是阿纳托利·布戈尔斯基 (Anatoliy Bugorsky),在1978年的时候,他在位于普罗特维诺镇的高能物理研究所工作,主要从事基于该研究所的大型粒子加速器“U-70”的实验与研究。

“U-70”是当时苏联最大的粒子加速器,能够将质子加速到光速的99.99%,1978年7月13日,“U-70”的一个控制装置出现了故障,导致加速器的运行不稳定,布戈尔斯基作为负责人,决定亲自去检查,在临走之前,他通知了控制中心需要在5分钟之内关闭粒子加速器。

可能是因为比较着急,他用了4分钟左右就抵达到了发生故障的区域,而此时粒子加速器仍然在运行之中,通常来讲,在粒子加速器工作的时候,会有安全警示灯醒目地亮起,但此时这些警示灯也出现了故障,它们并没有亮起。

所以布戈尔斯基就以为机器已经停止工作了,毕竟他此前已经通知过控制中心,由于需要排除故障的控制装置位于加速器通道之内(这个装置是一个金属圆盘,可以根据需要移动或旋转,用于改变质子束的方向或形状),因此他打开了防护设施,并把头伸进粒子加速器查看,不料就在这个时候,一束高能质子击中了他的头部。

根据布戈尔斯基后来的描述,在那一瞬间,他突然看到了一道“比1000个太阳还要明亮的闪光”,但却没有感觉到任何疼痛,不过他清楚地意识到,自己被高能质子束爆头了。

在此次事故发生后,布戈尔斯基很快就被送往医院,检查结果表明,这束高能质子的横截面大约有5平方毫米,从布戈尔斯基的颅骨左后部进入,然后经过了大脑的枕叶和颞叶所在区域,最终从他的左鼻孔附近透出,据估计,布戈尔斯基的头部受到了20万到30万伦琴的辐射剂量,而在通常情况下,超过600伦琴的辐射剂量就足以夺走一个人的生命。

在接下来的几天里,布戈尔斯基的身体状况持续恶化,他左脸的肿胀越来越明显,并开始大量脱皮,左耳失去听觉,只能听到一种嗡嗡声,接着他左脸的肌肉也失去了控制,更严重的是,他还出现了越来越频繁的癫痫,所以当时人们都悲观地认为,布戈尔斯基很可能撑不下去了。

令人惊喜和意外的是,在后续的治疗过程中,布戈尔斯基居然坚强地活了下来,而随着时间的流逝,他的癫痫发生次数开始逐渐减少,身体状况也不断地好转,在大约18个月之后,他就恢复了工作,继续从事粒子物理学的研究,后来还获得了博士学位。

尽管如此,此次事故仍然给他造成了巨大的伤害,他的左耳永久性的失聪,左脸也因为神经被破坏而彻底瘫痪,并且很容易感到疲惫。值得一提的是,由于他左脸没有任何表情,因此随着年龄的增长,他右脸就会出现更多的皱纹,而左脸的皱纹则要少得多,这就使得他的左脸看起来比右脸更年轻。

那么问题来了,为什么他可以在被高能质子束爆头后幸运地活下来呢?对此,科学家给出的推测是,可能是质子束的路径恰好避开了布戈尔斯基的大脑中的重要部分,同时也没有产生太多的次级辐射,除此之外,在他把头伸进粒子加速器的时候,其中已经充满了空气,而空气会让质子束的能量出现一定程度的降低。

总而言之,布戈尔斯基是不幸的,但他同时也是幸运的,他的遭遇也让人们清楚地意识到,在使用粒子加速器的时候,需要更加严格的安全措施和规范,实际上,在此之后,这样的事故就再也没有发生过了。

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