如果有人把头伸进粒子加速器，会出现什么样的结果？这样的场景也许可以作为一本超级英雄漫画的开头。但实际上，弄清楚这个问题有助于我们加深对辐射、人体的脆弱性和物质本质的认识。
粒子加速器利用强大的磁场来加速亚原子粒子，并跟踪记录粒子碰撞产生的相互作用，然后科学家便能够对这些粒子展开研究。通过深入探索宇宙的未解之谜，粒子对撞机也走出实验室，成为社会讨论的热门话题之一，引发了我们无限的遐想和忧虑。
早在2008年，媒体就盛传欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）可以创造出微型黑洞，使物理学家可以对高维空间展开探索。很多人觉得，这听起来像是灾难科幻电影里的情节。
甚至于有人恐慌到把CERN告上法庭，要求停止运转LHC，以免产生威力足以摧毁整个世界的黑洞。但物理学家们说，这种想法非常荒唐。幸好，这些诉讼最后都被驳回了。
2012年，LHC发现了科学界寻找已久的希格斯玻色子，也就是所谓的“上帝粒子”。它可以解释粒子如何获得质量。这一重大成就甚至让LHC跻身流行文化，不但出现在重金属乐队Megadeth的《超级对撞机》（Super Collider）专辑封面上，还在美剧《闪电侠》（The Flash）中露过脸。
尽管LHC成果斐然、名声大噪，可是粒子物理学的世界是如此地抽象难懂，以至于很少有人真正明白它的内涵、意义或用途。不同于美国宇航局（NASA）的火星探测器，CERN的研究不会带来惊艳四座的照片。
可以说，粒子物理学的研究就是黑板上的方程式和名为费曼图的弯曲线条。诺奖得主阿格·玻尔（Aage Bohr）和同事欧雷·乌尔夫贝克（Ole Ulfbeck）甚至否认亚原子粒子的真实存在，只是数学模型而已。
让我们回到文章开头的那个问题：如果一束高能粒子以近乎光速撞上人类的血肉之躯，结果会怎样？也许是因为粒子物理学和生物学在概念上毫不相干，不仅外行不知道怎么回答，就连一些专业的物理学家也摸不着头脑。
在2010年对诺丁汉大学物理学和天文学教师的采访中，几位学术专家承认，他们不知道把手伸进LHC发射的质子束会有什么结果。教授迈克尔·梅里菲尔德（Michael Merrifield）直言：“这个问题问得好。我不知道答案。可能、也许、大概会严重伤害你的身体，”教授劳伦斯·伊维斯（Laurence Eaves）也显得很谨慎，“根据我们观察到的能量尺度，伤害应该不会很明显。”他说：“我会把手伸进去吗？我不确定。”语气中带着一点英国人惯有的保守。
出于种种原因，所有这些假设，现在只能停留在思想实验的程度，无法开展真正实验。可是，不幸的科研事故偶尔也会产生一些案例，使科学家们有机会对这类受道德约束而无法展开的实验进行研究。
迄今为止，这样的案例其实只有一个。但是，正如神经科学家拉玛钱德朗（V.S. Ramachandran）在《脑中幻影》（Phantoms in the Brain）一书中所说，只需要一只会说话的猪，就可以证明猪会说话。
例如，在1848年9月13日，美国铁路工人菲尼亚斯·盖奇（Phineas Gage）在一次事故中被铁条刺穿脑袋，导致其性格发生深刻改变，这为性格的生物学基础提供了早期的证据。
阿纳托利·布戈尔斯基（Anatoli Bugorski）
这起极有意义的事故发生在1978年7月13日，主角是名叫阿纳托利·布戈尔斯基（Anatoli Bugorski）的苏联科学家。当时，U-70同步加速器（苏联最大的粒子加速器）出了故障，于是他把头伸进了加速器内，想要查找故障点。这时加速器的安全机制出错，一束质子以接近光速射穿了他的脑袋，就像美国铁路工人盖奇那样。
在那个时代，也许从来没有其他人被高能粒子束射中过。虽然那时候已经有了治疗癌症的质子疗法（用质子束消灭癌细胞），但医用质子束的能量通常不会超过2.5兆电子伏特，而射中布戈尔斯基的粒子束能量是该数字的300多倍，达到760兆电子伏特。
在地球上，质子辐射其实极为罕见。来自太阳风和宇宙射线的质子被大气层阻挡在外，质子辐射在放射性衰变中很罕见，直到1970年才被观察到。大家比较熟悉的辐射威胁，比如紫外线和阿尔法粒子，则无法穿透人体皮肤，除非放射源被吞入口中。当阿波罗飞船宇航员在太空服的保护下，暴露于包含质子的宇宙射线和其他的辐射时，他们报告称看见了闪烁的可见光。
布戈尔斯基在那次事故中也有这样的经历。后来你他在接受采访时说自己也看见了强烈的闪光，但并不觉得疼。事故发生后，这位年轻的科学家被送往莫斯科的一间诊所，半张脸都肿了起来，医生们已经做好了最坏的打算。
像质子这样的电离辐射粒子会对人体造成巨大伤害，破坏DNA的化学键。这种对细胞基因编码的攻击会杀死细胞、阻止细胞分裂或者导致癌变。快速分裂的细胞，比如骨髓干细胞，受到的伤害最大。
例如，由于血细胞产生自骨髓，很多的辐射中毒案例，都因为身体内的白血细胞或者红血细胞下降而出现感染或者贫血症状。但布戈尔斯基案例的不同之处在于，辐射以高度密集的方式穿过他的脑袋，而不是像切尔诺贝利核事故和广岛原子弹爆炸的受害者那样被大范围照射。对于布戈尔斯基来说，特别容易受到伤害的器官组织，比如骨髓和胃肠道，基本上逃过了一劫。但在粒子束穿过布戈尔斯基脑袋的地方，积聚了超高的辐射能量，比某些人估计的致命剂量高出几百倍。
尽管如此，布戈尔斯基活到了现在，只不过他受伤的那半张脸完全瘫痪了。据报道，他的一只耳朵聋了，还多次发作癫痫，这可能是因为质子束破坏了他的大脑组织。除此之外，他还时不时地会出现失神症状，就是不太严重的神志恍惚，意识暂时被打断。不过并没有报道称布戈尔斯基被诊断出癌症。
虽然被高能粒子束穿脑而过，但布戈尔斯基的智力完好无损，在那次事故后成功完成学业获得博士学位。
布戈尔斯基活了下来，但并没有像漫画中那样变成怪博士或是获得超能力。尽管粒子加速器内部是如此让人望而生畏，但人类在进入核时代后照样活得好好的，并没有像一些预言中那样毁灭世界。
翻译：于波
来源：The Atlantic
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