如果把头伸进粒子加速器里会发生什么?能看见高能粒子束吗?

如果把头伸进粒子加速器里会发生什么?能看见高能粒子束吗?这个问题我们可以通过,高能粒子束对人体有什么危害?以及高能粒子束进入眼睛会发生什么?来解答!

高能粒子束对中心原子具有电离作用

随着我们对辐射认识的加深,我们每个人都知道辐射对人体是有害的。辐射的能量越高,伤害越大。理由很简单!

因为当高能粒子或光子与正常物质接触时,这些粒子所携带的能量会将原子中的电子击离,也就是电离中性原子。这种作用会破坏化学键,在分子水平上破坏细胞的结构和功能。因此能量越高,电离辐射造成的伤害就越大。

我们熟知的放射性疗法,即有针对性的辐射(例如针对癌细胞)之所以有用,正是因为电离辐射能摧毁癌细胞。当然,它也会伤害身体内的正常细胞,但是放射治疗的目的是更快、更有效地杀死癌细胞,而不是杀死正常细胞。但是剂量太大的电离辐射会对人的身体造成无法逆转的伤害。

在地球上,粒子能量最强的来源来自世界上最强大的粒子加速器:目前,就是大型强子对撞机。那么如果我们把头伸进去看高能粒子束能会发生什么?

显而易见,高能粒子束可以轻易地穿过你的眼睛,穿过你的头部,造成巨量的电离辐射。很有可能会破坏你身体里的细胞。但是你不会有任何感觉,就像在医院里照X光一样。而且我们的眼睛其实可以看到高能粒子束。你可能会想高能粒子束又不是可见光波段的光子,眼睛怎么会看到呢?其实原因也很简单。

我们的眼睛为什么可以看到高能粒子束

我们知道高速粒子的速度不会超过真空中的光速,但是如果不是在真空中,光速会急剧下降。

这就是为什么光通过棱镜时会发生弯曲,或者当我们把一根吸管/铅笔浸入一杯水中时,铅笔也会弯曲。

物体的弯曲程度和介质中的光速之间的关系告诉我们,水中的光速只有真空中光速的75%。

在许多现实的例子中,比如粒子加速器、核反应堆和放射性衰变,我们制造出的高能粒子虽然不会比真空中的光快,但在介质中却可以比光速更快!

当一个粒子在介质中的运动速度比光速还快时,就会产生光子!这就是为什么核反应堆内部看起来总是有蓝色的辉光,放射性粒子(核反应下是电子)在水中的移动速度比光速还快,因此放射性粒子会发射出了契伦科夫辐射!那么契伦科夫辐射是什么?

带电粒子以极快的速度通过介质,会使介质发生极化,然后迅速地转变回基态。介质的极化消耗了快速移动的粒子的一些能量,使其减速,而这种转变导致介质中的粒子发射出辐射,这就是光(契伦科夫辐射)的来源!

如果我们闭上眼睛,在正常情况下会乌黑一片。但是如果有高能粒子束射入眼睛,那么进入眼睛的高能粒子就会通过眼球的液体。由于粒子束通过的速度比眼球中的光速度还快,那么高能粒子束就会释放出契伦科夫辐射。

我们的眼睛就会看到蓝色的辉光。其实早期的物理学家就是通过这种方法来判断粒子加速器中是否有粒子束,这是因为当时高能粒子束能量还不是很高,再加上当时人们对辐射的认识还不足,所以很多科学家因此死于癌症。这就是把头伸进粒子加速器会看到什么,我们确实能通过一些巧妙地办法看到高能粒子束。不过这十分危险。