10 votos

¿Cómo interactuaría un átomo en movimiento rápido con un cuerpo?

He encontrado esta pregunta en Quora: https://www.quora.com/Can-you-theoretically-shoot-an-atom-fast-enough-to-kill-its-target

Creo que el Quora respuesta es buena, pero incompleta, y me pregunto lo que en realidad iba a suceder.

En teoría, una casi infinita cantidad de energía que podría ser impartida en una molécula como usted mantenga la adición de 9 después del punto decimal, pero vamos a poner un límite, a decir oh mi dios la velocidad de las partículas, pero mucho más pesado objeto, como un átomo de oro, no de un protón. (oh mi dios partícula tiene aproximadamente la energía de una pelota de béisbol, 5 ONZAS de 94 mph, por lo que una masa atómica de 197 medio equivalente de energía de un 61 lb objeto que viaja en el 94 mph - más que suficiente para golpear a una persona promedio de sus pies con bastante facilidad.

Dos escenarios

  1. Disparar a alguien a quemarropa, el átomo golpea directamente a una velocidad muy alta, el átomo de pasar a través de ellos, dejando un poco más grande que el átomo de tamaño de agujero o interactuar con los átomos que golpea a la medida, donde la mayoría de la energía se extendería por todo el cuerpo.

  2. Los disparos desde una distancia donde el átomo podría interactuar con las moléculas de aire y en el proceso, el envío de radiación en todas las direcciones, tal vez haciendo casi tanto daño a la persona que sostiene el arma de la meta, un poco como el relativista de béisbol, sólo que mucho más pequeño.

Yo sé acerca de Anatoli Petrovich Bugorski y creo que el flujo de partículas pasan a través de él, y obviamente no lo mató. Por lo tanto, estoy pensando, que el átomo debía pasar a través de la persona y no los matan, pero yo soy todo de adivinanzas.

12voto

MW99 Puntos 1

Así que este es en realidad el tipo de pregunta cubierto en mis cursos de postgrado en Delft! Voy a probar a ver si recuerdo bien lo básico suficiente, pero me fui a la física de materia condensada y no la física de partículas.

Así que tenemos una partícula que entra en un no-vacío, ¿qué hacer? La respuesta es que se comienza a interactuar con los átomos de los que está pasando. Pero la mayoría de estas interacciones son sólo pequeños codazos de los electrones en los átomos, y el problema es que se está moviendo tan rápido que no hay mucho tiempo para interactuar con ellos. Pero cada interacción se ralentiza la partícula, y a medida que avanza más lento que potencialmente depósitos de más de la radiación y se ralentiza aún más. Esto lleva a que las partículas cargadas dando su mayor radiométrica de la dosis a una cierta distancia dentro del medio en que se está penetrante, y este pico es el llamado "pico de Bragg." Es sumamente importante cuando usted está tratando de irradiar el tumor. Así, por ejemplo, siempre hemos tenido un mecanismo para irradiar los tejidos cercanos, a menos de tejidos de tumor y que es "girar el sujeto o la viga sobre el tumor," para que no tejidos tumorales son simplemente expuestos a la viga por menos tiempo. Pero con protones e iones pesados de la radioterapia, usted tiene estos más pronunciados picos de Bragg que puede estar centrada directamente en el cáncer, así que matar esas células mucho más eficaz que la de los otros en el camino de la viga.

El problema básico que vas a tener es que a medida que se mueven a altas energías, el pico de Bragg se mueve más y más en el cuerpo. Por el tiempo que estés en el TeV escala, no me sorprendería si hubiera alejado tanto que ya no pudo más fiable de golpear a alguien con ese pico de Bragg incluso si usted va a través de ellos desde el pie tratando de atenuar a través de su pierna, así como para presentar la principal carga en su cerebro.

Ahora es posible que usted puede conseguir lo suficiente de la dosis en la cabeza para matar a las células del cerebro con una sola partícula, y que se convierte en una cuestión médico que se convierte en off-topic de este tema en particular. Pero si usted está esperando un agujero de bala herida de tipo, entonces la respuesta es "probablemente no hay manera de hacer eso."

12voto

Fernando Briano Puntos 3704

Estoy respondiendo al título original de la OP antes de la edición por David Z:

Es posible matar a alguien con un solo átomo y un acelerador de partículas?

La respuesta es no, y no hay evidencia experimental que en el caso de Anatoli Burgoski que usted menciona:

Bugorski sobrevivió más de un par de días. De hecho, el tío está vivo y muy bien en 2018 a los 75 años de edad. El acelerador de incidente de no salir de él, completamente ileso, sin embargo, él es humano, después de todo. El rayo quemó una ruta a través de su cráneo y el tejido cerebral, y, para el próximo par de días después del evento, las manchas sobre su cabeza, donde el haz entrado y salido experimentado algunos de descamación de la piel. Bugorski perdido la audición en su oído izquierdo y ahora experimenta una constante tinnitus. El lado izquierdo de Bugorski la cara poco a poco se paralizó, dándole un aspecto extrañamente congelado en el tiempo. (Que las necesidades de Botox?) Él también ha sufrido, al menos, seis tónico-clónicas generalizadas (también conocido como grand mal) convulsiones y también experiencias de ausencia (también conocido como petit mal) convulsiones.

Usted está preguntando acerca de uno de partículas de alta energía, siendo capaz de matar.

La intensidad de los protones rayo que pasa a través de Anatoli de la cabeza de la se $10^{13}$ protones por pulso. La energía de cada uno de protones 76 GeV, y él todavía está vivo.

Una partícula es trivial en comparación a $10^{13}$ y, como otra respuesta unidos todos somos bombardeados con alta energía cosmics durante nuestra vida.

La razón es que una partícula cargada que se tiene una ruta de acceso con pequeñas interacciones a través de la materia, como se ha discutido en otras respuestas. Aquí está una burbuja de la cámara de imagen de protones en un rayo ( el número de protones en el haz es reducido por la cámara de burbuja de las vigas, para mayor claridad en las imágenes)

protons

Esta hoja de cálculo se basa en las imágenes grabadas por los 2 m de la burbuja de la cámara en el CERN, el 10 de agosto de 1972. La burbuja de la cámara se expone a un haz de protones del CERN ' s protón sincrotrón PS con un impulso de 24 GeV/c.

Las interacciones electromagnéticas son las que generan la ionización de las pistas, el ancho es de menos de un micrón. Pasando por la cabeza de la alteración es mínima , similar a lo que se ve en la imagen de arriba. Más de daño ocurre con las interacciones fuertes, pero los que han de golpear a un núcleo, donde dos de los cinco protones entrando han logrado hacerlo en la de dos metros de la cámara. ( la foto fue tomada debido a que hubo una interacción, la probabilidad real tiene que contar con todos los vacíos de las interacciones de los marcos) . Estas interacciones fuertes son los que pueden destruir las células por la cascada a través de la materia viva.

Cuanto mayor sea la energía de una partícula, menor es la longitud de onda de deBroglie

debrog

por lo que la probabilidad de golpear cualquier cosa en su camino es más pequeña con mayor energía, una partícula tiene que golpear la cabeza en un núcleo que tiene las dimensiones de un fermi, por una fuerte interacción a suceder.

Por lo tanto la respuesta es no, una sola partícula no importa cuán altos de la energía que se lleva es, no puede matar. Como estamos de acuerdo con la mecánica cuántica la correcta definición es : "la probabilidad de que un muy de partículas de alta energía para matar a un ser humano es infinitamente pequeño"

Ahora, en unas declaraciones que en su pregunta:

pero mucho más pesado objeto, como un átomo de oro, no de un protón. (oh mi dios partícula tiene aproximadamente la energía de una pelota de béisbol, 5 ONZAS de 94 mph, por lo que una masa atómica de 197 medio equivalente de energía de un 61 lb objeto que viaja en el 94 mph - más que suficiente para golpear a una persona promedio de sus pies con bastante facilidad.

Un átomo a medida que entra en un cuerpo inmediatamente se derramó sus electrones con las interacciones electromagnéticas y vamos a estar como 197 de protones de la $10^{13}$ en el rayo golpea Anatoli la cabeza. Hay una probabilidad de que algunos de los $10^{13}$ protones han golpeado y han interactuado con la interacción fuerte, como en la imagen de arriba, en la cabeza. Lo que sucede tan lejos como las interacciones ir, los productos finales va a salir justo ionizante, no en cascada, ya que no hay cascada en la imagen de arriba. La velocidad cerca de la velocidad de la luz significa que en un pequeño intervalo de tiempo, las partículas cerca de la velocidad de c atravesar la cabeza y se fuera.

Para un alto impulso del haz de partículas para transferir su energía al cuerpo , el cuerpo debe actuar como un cuerpo rígido. En lugar de eso es un enorme sistema mecánico que se mantienen juntas por las interacciones electromagnéticas. Un núcleo en el cuerpo de golpe y la interacción directa con el proyectil no puede transferir cualquier impulso para el cuerpo, en cuanto a las interacciones fuertes ir es como si es libre, todo sucede mucho más rápido que la electromagnética de los bonos de mantener el cuerpo en forma, puede responder. El golpe núcleo va a reaccionar como las interacciones en la imagen, la generación de partículas secundarias que de nuevo tendrá una pequeña probabilidad de interactuar fuertemente antes de salir el volumen de la cabeza.

Los disparos desde una distancia donde el átomo de la interacción

Sería interactuar como las pistas en la imagen, sólo la ionización, y mantener su curso. La probabilidad de una fuerte interacción con el aire es muy, muy pequeño.

El haz de entrar en la cámara de burbujas en la imagen de arriba, fue enviado a través del aire, porque era tan pocos protones en un momento, y cuando tuvimos una falla en tomar una foto, que nos bromeaba con que el gato cruzó el rayo!

11voto

S. McGrew Puntos 24

Todos estamos golpeados por los rayos cósmicos en la forma relativista de iones, muchas veces en nuestras vidas. Véase, por ejemplo, este papel. Hay un fenómeno llamado el "pico de Bragg" que parece limitar la tasa de deposición de energía cuando un haz de iones pasa a través del material, lo que resulta en una gran fracción de la energía neta que se deposita en la última fracción relativamente pequeña de la trayectoria del haz. Por lo tanto, si el ion de la energía es lo suficientemente alta, la mayor parte de la energía del haz termina en un lugar en el lado opuesto de un número finito de espesor de destino como un ser humano.

La interacción de una sola partícula con un cuerpo humano, por supuesto, es probabilística. Hay un número finito de probabilidad de que la partícula interacciona con un átomo de cerca el inicio de su camino a través del cuerpo, y lo mismo va para sus posibilidades de interactuar en cualquier intervalo a lo largo de su camino. Así, su pregunta le pregunta si o no a la destrucción de todo lo que a lo largo de cualquier específicos muy delgada camino a través del cuerpo puede matar. Lo dudo, pero no estoy seguro. Parece muy poco probable que la destrucción de, por ejemplo, todos los nervios a lo largo de un sub-milímetro de largo y recto camino de matar. Hay una gran cantidad de redundancia en nuestros circuitos neuronales (para la buena Darwiniana razones, teniendo en cuenta que estamos constantemente bombardeados por rayos cósmicos!).

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X