把頭伸進粒子加速器會不會獲得超能力？這裡有一個真實的故事

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如果有人把頭伸進粒子加速器，會出現什麼樣的結果？這樣的場景也許可以作為一本超級英雄漫畫的開頭。但實際上，弄清楚這個問題有助於我們加深對輻射、人體的脆弱性和物質本質的認識。

粒子加速器利用強大的磁場來加速亞原子粒子，並跟蹤記錄粒子碰撞產生的相互作用，然後科學家便能夠對這些粒子展開研究。通過深入探索宇宙的未解之謎，粒子對撞機也走出實驗室，成為社會討論的熱門話題之一，引發了我們無限的遐想和憂慮。

早在2008年，媒體就盛傳歐洲核子研究組織（CERN）的大型強子對撞機（LHC）可以創造出微型黑洞，使物理學家可以對高維空間展開探索。很多人覺得，這聽起來像是災難科幻電影里的情節。

甚至於有人恐慌到把CERN告上法庭，要求停止運轉LHC，以免產生威力足以摧毀整個世界的黑洞。但物理學家們說，這種想法非常荒唐。幸好，這些訴訟最後都被駁回了。

2012年，LHC發現了科學界尋找已久的希格斯玻色子，也就是所謂的「上帝粒子」。它可以解釋粒子如何獲得質量。這一重大成就甚至讓LHC躋身流行文化，不但出現在重金屬樂隊Megadeth的《超級對撞機》（Super Collider）專輯封面上，還在美劇《閃電俠》（The Flash）中露過臉。

儘管LHC成果斐然、名聲大噪，可是粒子物理學的世界是如此地抽象難懂，以至於很少有人真正明白它的內涵、意義或用途。不同於美國宇航局（NASA）的火星探測器，CERN的研究不會帶來驚艷四座的照片。

可以說，粒子物理學的研究就是黑板上的方程式和名為費曼圖的彎曲線條。諾獎得主阿格·玻爾（Aage Bohr）和同事歐雷·烏爾夫貝克（Ole Ulfbeck）甚至否認亞原子粒子的真實存在，只是數學模型而已。

讓我們回到文章開頭的那個問題：如果一束高能粒子以近乎光速撞上人類的血肉之軀，結果會怎樣？也許是因為粒子物理學和生物學在概念上毫不相干，不僅外行不知道怎麼回答，就連一些專業的物理學家也摸不著頭腦。

在2010年對諾丁漢大學物理學和天文學教師的採訪中，幾位學術專家承認，他們不知道把手伸進LHC發射的質子束會有什麼結果。教授邁克爾·梅里菲爾德（Michael Merrifield）直言：「這個問題問得好。我不知道答案。可能、也許、大概會嚴重傷害你的身體，」教授勞倫斯·伊維斯（Laurence Eaves）也顯得很謹慎，「根據我們觀察到的能量尺度，傷害應該不會很明顯。」他說：「我會把手伸進去嗎？我不確定。」語氣中帶著一點英國人慣有的保守。

出於種種原因，所有這些假設，現在只能停留在思想實驗的程度，無法開展真正實驗。可是，不幸的科研事故偶爾也會產生一些案例，使科學家們有機會對這類受道德約束而無法展開的實驗進行研究。

迄今為止，這樣的案例其實只有一個。但是，正如神經科學家拉瑪錢德朗（V.S. Ramachandran）在《腦中幻影》（Phantoms in the Brain）一書中所說，只需要一隻會說話的豬，就可以證明豬會說話。

例如，在1848年9月13日，美國鐵路工人菲尼亞斯·蓋奇（Phineas Gage）在一次事故中被鐵條刺穿腦袋，導致其性格發生深刻改變，這為性格的生物學基礎提供了早期的證據。

阿納托利·布戈爾斯基（Anatoli Bugorski）

這起極有意義的事故發生在1978年7月13日，主角是名叫阿納托利·布戈爾斯基（Anatoli Bugorski）的蘇聯科學家。當時，U-70同步加速器（蘇聯最大的粒子加速器）出了故障，於是他把頭伸進了加速器內，想要查找故障點。這時加速器的安全機制出錯，一束質子以接近光速射穿了他的腦袋，就像美國鐵路工人蓋奇那樣。

在那個時代，也許從來沒有其他人被高能粒子束射中過。雖然那時候已經有了治療癌症的質子療法（用質子束消滅癌細胞），但醫用質子束的能量通常不會超過2.5兆電子伏特，而射中布戈爾斯基的粒子束能量是該數字的300多倍，達到760兆電子伏特。

在地球上，質子輻射其實極為罕見。來自太陽風和宇宙射線的質子被大氣層阻擋在外，質子輻射在放射性衰變中很罕見，直到1970年才被觀察到。大家比較熟悉的輻射威脅，比如紫外線和阿爾法粒子，則無法穿透人體皮膚，除非放射源被吞入口中。當阿波羅飛船宇航員在太空服的保護下，暴露於包含質子的宇宙射線和其他的輻射時，他們報告稱看見了閃爍的可見光。

布戈爾斯基在那次事故中也有這樣的經歷。後來你他在接受採訪時說自己也看見了強烈的閃光，但並不覺得疼。事故發生後，這位年輕的科學家被送往莫斯科的一間診所，半張臉都腫了起來，醫生們已經做好了最壞的打算。

像質子這樣的電離輻射粒子會對人體造成巨大傷害，破壞DNA的化學鍵。這種對細胞基因編碼的攻擊會殺死細胞、阻止細胞分裂或者導致癌變。快速分裂的細胞，比如骨髓幹細胞，受到的傷害最大。

例如，由於血細胞產生自骨髓，很多的輻射中毒案例，都因為身體內的白血細胞或者紅血細胞下降而出現感染或者貧血癥狀。但布戈爾斯基案例的不同之處在於，輻射以高度密集的方式穿過他的腦袋，而不是像切爾諾貝利核事故和廣島原子彈爆炸的受害者那樣被大範圍照射。對於布戈爾斯基來說，特別容易受到傷害的器官組織，比如骨髓和胃腸道，基本上逃過了一劫。但在粒子束穿過布戈爾斯基腦袋的地方，積聚了超高的輻射能量，比某些人估計的致命劑量高出幾百倍。

儘管如此，布戈爾斯基活到了現在，只不過他受傷的那半張臉完全癱瘓了。據報道，他的一隻耳朵聾了，還多次發作癲癇，這可能是因為質子束破壞了他的大腦組織。除此之外，他還時不時地會出現失神癥狀，就是不太嚴重的神志恍惚，意識暫時被打斷。不過並沒有報道稱布戈爾斯基被診斷出癌症。

雖然被高能粒子束穿腦而過，但布戈爾斯基的智力完好無損，在那次事故後成功完成學業獲得博士學位。

布戈爾斯基活了下來，但並沒有像漫畫中那樣變成怪博士或是獲得超能力。儘管粒子加速器內部是如此讓人望而生畏，但人類在進入核時代後照樣活得好好的，並沒有像一些預言中那樣毀滅世界。

翻譯：于波

來源：The Atlantic