Esto es lo que sucede cuando un rayo de partículas subatómicas te golpea en la cara
abril 4, 2021
¿Qué pasaría si pones tu cuerpo en un acelerador de partículas? La historia parece el comienzo de un mal cómic de Marvel, pero arroja luz sobre nuestras corazonadas sobre la radiación, la vulnerabilidad del cuerpo humano y la naturaleza misma de la materia.
Los aceleradores de partículas permiten a los físicos estudiar partículas subatómicas acelerándolas en campos magnéticos fuertes y luego rastreando las interacciones que resultan de las colisiones. Al profundizar en los misterios del Universo, los Colisionadores entraron en el Zeitgeist y explotaron las maravillas y los temores de nuestro tiempo.
Ya en 2008, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), operado por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), tenía la tarea de crear agujeros negros microscópicos que permitirían a los físicos detectar dimensiones adicionales. Para muchos, suena como la trama de una película de ciencia ficción desastrosa.
No es de extrañar que dos personas emprendan acciones legales para evitar que el LHC funcione por temor a que produzca un agujero negro lo suficientemente poderoso como para destruir el mundo. Pero los físicos argumentaron que la idea era absurda y la demanda fue desestimada.
Luego, en 2012, el LHC detectó el muy buscado bosón de Higgs, una partícula necesaria para explicar cómo las partículas adquieren masa. Con este gran logro, el LHC entró en la cultura popular; estaba en la portada del álbum de súper colisionador (2013) de la banda de heavy metal Megadeth, y ha sido una conspiración en la serie de televisión estadounidense Destello (2014-).
Sin embargo, a pesar de sus logros y glamour, el mundo de la física de partículas es tan abstracto que pocos comprenden sus implicaciones, significado o uso. A diferencia de una sonda de la NASA enviada a Marte, la investigación del CERN no produce imágenes sorprendentes y tangibles.
En cambio, el estudio de la física de partículas se describe mejor mediante ecuaciones de matriz y líneas onduladas llamadas diagramas de Feynman. Aage Bohr, el premio Nobel cuyo padre Niels inventó el modelo de Bohr del átomo, y su colega Ole Ulfbeck incluso llegaron a negar la existencia física de partículas subatómicas como algo más que modelos matemáticos.
Lo que nos devuelve a nuestra pregunta original: ¿qué sucede cuando un rayo de partículas subatómicas que viaja casi a la velocidad de la luz se encuentra con la carne del cuerpo humano? Quizás debido a que los campos de la física de partículas y la biología son conceptualmente tan distantes, no solo los profanos carecen de la intuición para responder a esta pregunta, sino también algunos físicos profesionales.
En una entrevista de YouTube de 2010 con miembros de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Nottingham, varios expertos académicos admitieron que no tenían idea de lo que sucedería si una mano en el rayo de protones del LHC. El profesor Michael Merrifield lo resumió de manera sucinta: ‘Esa es una buena pregunta. No sé Es la respuesta. Probablemente muy mal para ti.
El profesor Laurence Eaves también fue cauto a la hora de sacar conclusiones. ‘[B]Y las escalas de energía que notamos, no serían tan notables ”, dijo, probablemente con un poco de subestimación británica. «¿Pondría mi mano en la viga?» No estoy seguro de eso. ‘
Estos experimentos mentales pueden ser herramientas útiles para explorar situaciones que no se pueden estudiar en el laboratorio. A veces, sin embargo, los accidentes desafortunados dan lugar a estudios de casos: oportunidades para que los investigadores estudien escenarios que no pueden inducirse experimentalmente por razones éticas. Los estudios de caso tienen un tamaño de muestra de un grupo de control y ninguno.
Pero, como señaló el neurocientífico VS Ramachandran en Fantasmas en el cerebro (1998), solo se necesita un cerdo parlante para demostrar que los cerdos pueden hablar. El 13 de septiembre de 1848, por ejemplo, una barra de hierro atravesó la cabeza del ferroviario estadounidense Phineas Gage y cambió profundamente su personalidad, ofreciendo evidencia preliminar de una base biológica para la personalidad.
Y el 13 de julio de 1978, un científico soviético llamado Anatoly Bugorski metió la cabeza en un acelerador de partículas. En ese fatídico día, Bugorski estaba revisando el equipo defectuoso del sincrotrón U-70, el acelerador de partículas más grande de la Unión Soviética, cuando falló un mecanismo de seguridad y un rayo de protones que viajaba casi a la velocidad de la luz pasó por su cabeza. Estilo Phineas.
Es posible que en este momento de la historia ningún otro ser humano haya experimentado un rayo de radiación enfocado a una energía tan alta. Aunque la terapia de protones, un tratamiento contra el cáncer que utiliza haces de protones para destruir tumores, se inició antes del accidente de Bugorski, la energía de estos haces no suele superar los 250 millones de electronvoltios (una unidad de energía utilizada para partículas pequeñas). Bugorski podría haber sufrido la ira total de un rayo con más de 300 veces la energía, 76 mil millones electronvoltios.
La radiación de protones es de hecho una bestia rara. Los protones del viento solar y los rayos cósmicos son detenidos por la atmósfera de la Tierra, y la radiación de protones es tan rara en la desintegración radiactiva que no se observó hasta 1970. Amenazas más familiares, como los fotones, la luz ultravioleta y las partículas alfa, no ingresan al cuerpo más allá. la piel a menos que se ingiera una fuente radiactiva.
El disidente ruso Alexander Litvinenko, por ejemplo, fue asesinado por partículas alfa que no penetraron tanto como el papel cuando, sin saberlo, ingirió polonio-210 radioactivo liberado por un asesino. Pero cuando los astronautas del Apolo protegidos por trajes espaciales fueron expuestos a rayos cósmicos que contienen protones y formas de radiación aún más exóticas, informaron destellos de luz visual, un presagio de lo que daría la bienvenida a Bugorski el fatídico día de su accidente.
Según una entrevista con Cableado revista en 1997, Bugorski vio inmediatamente un intenso destello de luz pero no sintió dolor. El joven científico fue llevado a una clínica de Moscú con la mitad de la cara hinchada y los médicos esperaban lo peor.
Las partículas de radiación ionizante, como los protones, causan estragos en el cuerpo al romper los enlaces químicos en el ADN. Este asalto a la programación genética de una célula puede matarla, evitar que se divida o causar una mutación cancerosa. Las células que se dividen rápidamente, como las células madre de la médula ósea, son las que más sufren. Debido a que las células sanguíneas se producen en la médula ósea, por ejemplo, muchos casos de intoxicación por radiación provocan infección y anemia, respectivamente, debido a la pérdida de glóbulos blancos y glóbulos rojos.
Pero, exclusivo del caso de Bugorski, la radiación se enfocó a lo largo de un haz estrecho a través de la cabeza, en lugar de distribuirse ampliamente por la lluvia radiactiva, como fue el caso de muchas víctimas del desastre de Chernobyl o del bombardeo de Hiroshima.
Para Bugorski, los tejidos particularmente vulnerables, como la médula ósea y el tracto gastrointestinal, podrían haberse salvado en gran medida. Pero donde el rayo pasó por la cabeza de Bugorski, depositó una cantidad obscena de energía de radiación, cientos de veces mayor que una dosis letal según algunas estimaciones.
Y, sin embargo, Bugorski todavía está vivo hoy. La mitad de su rostro está paralizado, lo que le da a un hemisferio de su cabeza una apariencia inquietantemente juvenil. Sería sordo de un oído. Sufrió al menos seis convulsiones tónico-clónicas generalizadas. Mejor conocido como gran mal Las convulsiones epilépticas son las que se muestran con mayor frecuencia en películas y televisión, y conllevan convulsiones y pérdida del conocimiento.
La epilepsia de Bugorski es probablemente el resultado de la cicatrización del tejido cerebral dejado por el haz de protones. Tambien le dejo pequeño mal o convulsiones de ausencia, episodios de mirada mucho menos dramáticos en los que la conciencia se interrumpe brevemente. No hay ningún informe de que Bugorski haya sido diagnosticado con cáncer, aunque esto suele ser una consecuencia a largo plazo de la exposición a la radiación.
Aunque nada menos que un rayo acelerador de partículas pasó a través de su cerebro, el intelecto de Bugorski permaneció intacto y completó con éxito su doctorado después del accidente. Bugorski sobrevivió a su accidente. Y por más aterrador e inspirador que pueda ser el interior de un acelerador de partículas, la humanidad ha sobrevivido hasta ahora a la era nuclear.
Este artículo de Joel Frohlich fue publicado originalmente por Aeon y se ha vuelto a publicar bajo Creative Commons.