Danske Ingeniøren svarer med jevne mellomrom på spørsmål fra leserne. Dette er fra Nikolaj Johansen:
Det har vært en del snakk om Large Hadron Collider, men hvor mye energi er det egentlig i en partikkelstråle?
Jeg vet godt at dette blir målt til 14 TeV ved et sammenstøt, men hva ville for eksempel skje hvis jeg stakk hånden min inn i en partikkelstråle?
Christian Skou Søndergaard er sykehusfysiker ved Dansk Center for Partikelterapi på Aarhus Universitetshospital, og svarer følgende:
Hvis man skal svare helt generelt på hva som skjer hvis man stikker hånden inn i en partikkelstråle, så er det (litt kjedelige) svaret på spørsmålet: Ikke nødvendigvis så veldig mye! Det avhenger mye av strålen og omstendighetene.
Hvis vi ser litt på Large Hadron Collider på Cern, har forskerne her tidligere fått dette spørsmålet. Og det umiddelbare svaret deres var at de ikke visste hva som ville skje hvis man stakk hånden inn i strålen til denne akseleratoren, men de ville ikke akkurat anbefale øvelsen. Se forklaringen deres i videoen nederst i svaret.
Ser vi litt videre på saken, gjennomtrenges menneskekroppen hvert sekund av milliarder av energirike nøytrinoer fra Solen, uten at vi merker noe som helst til dem. Årsaken er at nøytrinoer bare vekselvirker svakt med andre partikler, og derfor bare passerer rett gjennom oss (og jordkloden) og videre ut i universet.
Men igjen: Som du selv er inne på, betyr det selvfølgelig noe hvilken type partikkelstråle vi utsetter hånden for.
Klar melding fra Brussel: EU henger etter klimamålene, men det gjør Norge også
Høy energi er mindre farlig
Noen partikler kan forårsake alvorlig skade på vev, og dette kan utgjøre en helserisiko, men det kan også utnyttes terapeutisk til å drepe kreftceller.
For eksempel kan vi bruke høyenergiprotoner til strålebehandling. Når protonet trenger inn i vevet, bremses det ned ved å ionisere atomer langs banen sin. Det er denne ioniseringer som resulterer i ødeleggende skade på kreftcellene. Jo høyere energi, desto lenger kan protonet trenge inn i vevet før den stopper.
La oss forutsette at hånden er en 3 cm tykk plate av vann. Dermed vil et proton med energien 60 MeV akkurat nå gjennom. Protoner med høyere energi vil derfor miste litt av energien på vei gjennom hånden og deretter fly videre med den resterende energien på den andre siden.
I tillegg til dette faller energitapet i hånden jo høyere energi protonet har, så det vil faktisk være mindre farlig å stikke hånden inn i en stråle av høyenergiprotoner enn inn i en tilsvarende stråle som stopper i hånden.
I tillegg til energien, er mengden av partikler avgjørende for hva som skjer i hånden. Jo flere protoner som treffer hånden, desto mer ionisering dannes det, og desto større celleskade blir forårsaket, og dermed blir det vanskeligere for kroppen å reparere skadene.
Tumorer får en skikkelig omgang
På samme måte er mengden av vev som bestråles av stor betydning for effekten. Utsettes hele kroppen for bestråling med en dose på 6 Gy (Gray), vil personen med stor sannsynlighet dø i løpet av kort tid.
Når vi gjennomfører strålebehandling, gir vi gjerne omkring 60 Gy til en tumor. Blir volumet enda mindre, kan vevet håndtere enda mer stråling, og man har foretatt dyreeksperimenter med submillimeter-røntgenstråling hvor opptil 1000 Gy kunne tolereres.
Så man bør velge den riktige protonstrålen å stikke hånden inn i (høy energi, smal stråle, lav intensitet, kort tid).
.png){kind=logo}
Et litt artig eksempel på hvordan man med hell kan komme unna med dette, er historien om den russiske forskeren Anatoli Bugorski, som i 1978 fikk protonstrålen fra 760 GeV-akseleratoren U-70 gjennom hodet i forbindelse med feilsøking på maskinen.
Det har blitt anslått at omkring 2000–3000 Gy ble avsatt i vevet, mens Anatolis umiddelbare opplevelse var et kraftig lysglimt. Han overlevde dermed uhellet med – omstendighetene tatt i betraktning – ganske begrensede ettervirkninger (blant annet delvis lammelse i ansiktet). Intellektet ble ikke påvirket, så han kunne fortsette i jobben sin som forsker.
Denne artikkelen ble først publisert på Ingeniøren.
Kjernefysikk på 1-2-3!
