当前位置: 加速装置 >> 加速装置介绍 >> 大难不死的苏联科学家不小心被高能粒子爆
自地球存在以来,辐射就与大自然相生相伴,无论是天空、大地、还是人类自身都会产生辐射,但这些都是相对安全的。
而我们平时谈“辐射”色变,几乎是来源于二战日本原子弹爆炸所产生的危害,或是进行放射性辐射治疗的病人等原因。
这些都属于慢性辐射,是指少剂量辐射经过时间的变迁,慢慢地对人体造成伤害,产生的结果是由量变到质变的。
美日团队进行电离辐射检查与此对应的急性辐射,在较短时间内放射大剂量的辐射,会对人体造成极大的伤害。
急性的辐射会使人类的在很短时间内死亡,或者将辐射能量存留在人类身体的组织细胞内,造成一定程度的损伤,通常这些受到辐射影响的细胞会发生异变,发展成恶性肿瘤细胞。
但是,凡事都有例外。有一个人在遭受到急性的高剂量辐射后,竟然奇迹般地生还,并且长寿地活到了八十多岁。
普戈斯基Tips:阿纳托利·普戈斯基(俄语:АнатолийПетровичБугорский,年6月25日-),是苏联物理学家,毕业于莫斯科工程物理学院,在位于普罗特维诺的苏联国家高能物理研究所工作。年,他在研究所工作中被粒子加速器射出的质子束击中了头部。
很难想象,正常的人类在遭受到致命的辐射后还能够安然无恙地活下来,不得不说他就是一个科学界的奇迹。这个人就是前苏联物理学家阿纳托利·普戈斯基。
01离子辐射的危害
当粒子高速运转的时候,它们本身就会带有辐射,通常被称为电离辐射。
就我们所熟知的伽马射线、X射线都属于电离辐射。
它们的危害性极大,像四亿年前地球曾经遭受过伽马射线的暴击,就给当时的地球生物带来了灭顶之灾,造成了生物大灭绝。漫威也曾塑造了一个以伽马射线做武器的核心人物绿巨人,堪称宇宙头号杀手。
无论是现实还是影视作品中,伽马射线都被描述成致命的能量,可想而知这种辐射的威力绝不是人类所能抵挡的。
X射线虽然不比伽马射线的危害力强,但如果长期暴露在这种辐射下,人的基因有可能会发生异变,从而导致疾病的产生、也会对新出生的婴儿造成先天性的伤害。
不过X射线相对较弱,铅就能够隔绝这种辐射,医院中做检查的时候,我们就会发现照X光片的时候,医生会让受检查的人带一个用铅做的围裙。
Tips:由于物质对X线放射性辐射的吸收能力随其含有的金属元素的原子序数的增大而提高,所以防护材料都含有较多量的重金属物质。例如铅、铜等。
科学家们早就将人们所能承受各种辐射剂量列出了清单,明确表示一旦超过数值,人类就会受到极大的伤害甚至是死亡。但总有例外让我们产生对科学数据的质疑。
02什么是粒子加速器?
我们的世界是由一些基本粒子组成的,目前人们能够直接观察到的最小的粒子就是基本粒子。为了捕捉到基本粒子人们在科技上做出了不少突破,其中粒子加速器就是人们“捕捉”基本粒子的工具之一。
物理中质子常被用来在加速器中加速到近光速后用来与其它粒子碰撞。这样的试验为研究原子核结构提供了极其重要的数据。慢速的质子也可能被原子核吸收用来制造人造同位素或人造元素。核磁共振技术使用质子的自旋来测试分子的结构。
我们所说的加速器实际上叫做“带电粒子加速器”。它是一个靠加速电压将带电粒子从低能量加速到高能量的装置。
在我们日常生活中有很多加速器的运用,就像临床医学上治疗癌症;在工业上也有无损检测加速器,广泛用于大型工件和设备的无损检测等等。就连我们以前的老式电视也是一种简单的加速器。
Tips:粒子加速器(particleaccelerator)是利用电场来推动带电粒子使之获得高能量。只有当被加速的粒子置于抽真空的管中时,才不会被空气中的分子所撞击而溃散。在高能加速器里的粒子由四极磁铁(quadrupolemagnet)聚焦成束,使粒子不会因为彼此间产生的排斥力而散开。粒子加速器有两种基本型式,环形加速器和直线加速器。
但今天我们所说的U70同步加速器,绝对比这些复杂得多。
U70同步加速器是上个世纪60年代苏联为了探索世界物质的本质,建造了当时世界上最顶尖的加速粒子设备。这台设备的建造是一项相当巨大的工程,它的直径长达米,覆盖面积相当于十几个国际标准足球场那么大。
Tips:U-70(俄语:У-70)是一台最终能量为70GeV的粒子同步加速器,建于年,位于普罗特维诺(俄罗斯谢尔普霍夫附近)的高能物理研究所。该加速器在建造时保持着束能量的世界纪录,至今仍是俄罗斯能量最高的加速器。
这台机器的主要工作是为了粒子运动,通过电磁场将粒子加速,使粒子之间产生碰撞,从而进行研究。当这台U70同步加速器运行起来,粒子的速度能够接近光速。
这台巨大的粒子加速器想要启动并非易事,需要前期充足的准备以及巨大的能量,耗时半年才能达到全功率运行。
U-70加速器的研究人员一开一关中间会耽搁很长时间,所以一旦运行中间出现故障,基地人员是不会轻易将其关闭。当然U70加速器也不会轻易罢工,自建成以后工作状态一直在线,所以在场研究的工作人员都很放心。
03倒霉的科学家——普戈斯基
什么事情都不会一帆风顺,在年7月13日这天,U70同步加速器出了一些故障。
问题出现在环形管道上,这不过是一个很普通的小问题,只需要工作人员在控制台将环形管道内的高能质子束改变环流方向,将高能质子束导向一旁,再有维修人员再进入管道查找故障就可以了。
但就在这个过程中出现了问题,负责前去查看的苏联物理学家普戈斯基被高能质子束直接爆头。
原因是当时控制台的工作人员还未来得及完全转移管道内中运行的高能质子束,负责查看的苏联物理学家普戈斯基却提前到了管道边。安全门并没有发挥它应有的职责,普戈斯基在高能质子束还未散尽时就进入了管道。
接下来会发生怎样可怕的事情我们可想而知,但如果大家认为被暴头的普戈斯基会面目全非那可就大错特错。事情的发生不过在一瞬间,当普戈斯基打开安全门,还在管道内运行的高能质子束直接从他的左后脑穿到了左脸。
据他回忆,当时他好像看到了比太阳也要亮千百倍的光线朝他而来,并未感到任何疼痛,他甚至还好奇地研究那束光是否穿过了自己。
光束从他的颅骨后部进入,从鼻子射出Tips:质子的体积相对较大,比电子重倍,当质子撞击人体时,它们不会消散太多,至于普戈斯基看到比一千个太阳还亮的闪光,可能是因为辐射刺激了视网膜。
发现问题的是其他工作人员,医院。看似没有任医院后情况频发。先是用左脸开始肿胀直到失去知觉无法控制,头发也逐渐脱落,左耳听力受损。这些被爆头后的后遗症使他伤痕累累大家都认为他不久后将撒手人寰。
要知道,那束高能质子束包含大约10的12次方数量级的高能质子脉冲,携带的辐射量高达20万拉德。而普通人在接受拉德的辐射量就可能死亡,更不要说这超出普通人承受范围数值倍的剂量了。
震惊医学界的是,普戈斯基并不像大家所认为的那样命不久矣,他的生命力相当顽强。在住院几周后,普戈斯基的身体状态逐渐稳定,头发不再脱落、丧失的听力也慢慢回来了……除了左边半张脸不能控制自如外,其他的后遗症几乎消失不见。
所谓大难不死必有后福,普戈斯基在这次意外后不仅没有留下什么太大的后遗症,还在日后取得了博士学位。
04为什么普戈斯基能活下来?
此事让人们不禁好奇,普戈斯基为什么能在这场事故中捡回一条命来,这种颠覆医学界、科学界认知的事情引起了苏联很多研究人员的好奇,对此展开了一些列研究,最终得出以下三种原因:
第一,穿过普戈斯基头部的那束高速运动的质子束直径只有10的负15次方米,且速度接近光速。即使这束质子束携带着巨大的辐射量,但由于它的快准狠以及直径过小,瞬间发生的事儿让辐射来不及反应,质子束就已经打穿过去了。
绝大部分质子都被高速瞬间打出体外,辐射也来不及在普戈斯基的体内释放,因此停留在身体内的辐射剂量远远没有20万拉德。少有停留在身体里的。这种穿透性的辐射,并没有对普戈斯基造成更多的辐射伤害。
第二,环形管道内的封闭环境被打破,有效地削弱了质子在撞击过程中产生的能量。
为了确保质子在高速运转中的效果,正常情况下环形管道内一直处于真空状态,这样能够避免粒子们在撞击中受到其它物质的影响。当普戈斯基打开管道的安全阀门时,环形管道内失去了真空环境,空气的涌入影响了高能质子束的能量,这也间接地救了普戈斯基一命。
第三,要归结于普戈斯基自身的幸运程度,他简直就是幸运之神的宠儿。质子束在穿过他的大脑时,并没有击中要害,完美地避开了所有的致命部位,再加上有前两点的加持,这些辐射并没有能带走他的生命,只是让他丧失了对左脸的控制权力。
05结语
由于科研性质的保密需要,这件事一直到后来才被人们得知。辐射并没有给普戈斯基带来生命的威胁,却让他的面庞失去了美感。
由于左半边脸的面瘫,在年老的普戈斯基脸上,我们可以清晰地看到他的脸一半爬满了皱纹,另半边脸“青春永驻”,这也是他科研事业带给他的印记。
Tips:普戈斯基在事后继续从事科学工作,任物理实验的协调员。他一年得去两次位于莫斯科的放射事故诊疗所接受体检,也会和其他放射事故的患者会面,后来几乎成了苏联和俄罗斯放射事故治疗的代言人。年,他申请癫痫的免费医保未果,便接洽西方的相关研究人员寻求帮助,最终却碍于囊中羞涩不能成行。
我们在感叹普戈斯基运气的同时,也能感受到科研工作所伴随的危险性。但这些危险性所带来的远远不足于科研人员心中的热忱。就像当初我国研究核武器的那段艰苦岁月,科研人员仿佛是绝地逢,制造出了我国第一颗原子弹,在那样缺衣少食的艰苦环境下,这难道不也是一种奇迹吗?
原子弹爆炸后,我们肉眼会看到一片极强的亮光,这种放射出来的能量科学家将它称之为光辐射,但这种能量怎么能比得上我国研究原子弹事业的科技人员们心中的精神之光呢?无论国内外,只要是奋斗在为人民造福的科研一线工作人员都值得我们敬佩。