¿Podría una molécula acelerada a casi la velocidad de la luz tener suficiente energía cinética para matar a una persona?

Una pregunta hipotética merece una respuesta hipotética, esa es la esencia misma de Quora.

Supongamos que la molécula en cuestión es una molécula de agua doméstica común. Tiene una masa de 2.992 * 10 ^ -26 kg (0.00000000000000000000000002992 kg), que desde cualquier punto de vista, es de peso ligero.

Entonces podemos conectar esto a la fórmula estándar de energía cinética, que es 1 / 2mv ^ 2. Esto en términos simples es la masa en kilogramos (m) multiplicada por la velocidad en metros por segundo (v) al cuadrado por la mitad. Esta fórmula da una respuesta en julios, la unidad SI para la energía (J).

Usaremos 3 velocidades para la velocidad de la luz (SOL).

100% de SOL = 3.0 x 10 ^ 8 metros por segundo, o 300,000 kilómetros por segundo o 1,080,000,000 kilómetros por hora. Esto es muy, muy, muy rápido.

75% de SOL = 2.25 x 10 ^ 8 metros por segundo

50% de SOL = 1.5 x 10 ^ 8 metros por segundo

Por lo tanto-

100% SOL = 0.5 x (2.992 x 10 ^ -26) x (3.0 x 10 ^ 8) ^ 2 = 1.35 x 10 ^ -9 o 0.00000000135 J

75% SOL = 0.5 x (2.992 x 10 ^ -26) x (2.25 x 10 ^ 8) ^ 2 = 1.01 x 10 ^ -9 o 0.00000000101 J

50% SOL = 0.5 x (2.992 x 10 ^ -26) x (1.5 x 10 ^ 8) ^ 2 = 6.73 x 10 ^ -10 o 0.000000000135 J

Estas son pequeñas, pequeñas cantidades. En comparación, un mosquito que pesa 2.5 miligramos volando a una velocidad máxima de 0.67 metros por segundo golpeará con una energía cinética de 5.62 x 10 ^ -7 o 0.000000562 J. Esto es varias magnitudes de energía cinética mayor que la que tiene nuestra molécula. El impacto del mosquito no lo matará, aunque puede picar un poco si lo golpea en el ojo.

Entonces, si una sola molécula de agua te golpea a la velocidad de la luz, no sentirás nada.

Entiendo que nuestra tecnología y aprendizaje actuales nos impiden acelerar un solo átomo a la velocidad de la luz o incluso lograr que interactúe con el objetivo. Pero supuse que el interlocutor realmente quería una respuesta, no una conferencia sobre por qué no sucedería.

Editar; Tengo un error en mi fórmula, consulte el comentario de David Gillies a continuación para obtener un cálculo más preciso del 75% de SOL. Debería ser 1.37nJ no 1.01nJ. También señala que la masa se vuelve infinita a la velocidad de la luz, lo acepto totalmente, pero no me molesté en enlodar las aguas con esta hipótesis.

Cualquier radiación ionizante tiene suficiente energía para escindir el ADN e inducir un cáncer, que puede terminar matándolo. Una buena fracción de los cánceres es atribuible a la radiación de fondo. No verá moléculas altamente energéticas. Normalmente, la radiación ionizante es partículas individuales como protones, electrones, fotones, neutrones, muones, etc. De vez en cuando se ven los llamados rayos cósmicos HZE , que son núcleos de átomos de número atómico mayor que el del helio. Los aceleradores de partículas como el Brookhaven RHIC o el LHC cuando el experimento ALICE está en funcionamiento aceleran núcleos pesados ​​(plomo, digamos u oro) a energías ultrarelativistas. Creo que acelerar realmente una molécula a energías ionizantes sin romper los enlaces interatómicos sería extremadamente difícil. No conozco ningún intento de hacerlo.

Algo como esto ha sucedido antes. En el CERN, un hombre desafortunado llamado Anatoli Bugorski metió toda su cabeza en el Gran Colisionador de Hadrones para su reparación. Al mismo tiempo, los mecanismos de seguridad que impidieron que el LHC disparara fallaron, lo que provocó que varios miles de protones que viajaban justo debajo de la velocidad de la luz pasaran por su cabeza.

No murió y, según los informes, no sintió dolor, pero los efectos del protón aparecieron. Su rostro se hinchó y su piel comenzó a pelarse. También sufrió quemaduras de médula ósea y tejido cerebral. A pesar de todo esto, logró vivir e incluso terminar su doctorado.

Si la situación hubiera sido diferente, esos protones ciertamente podrían haberlo matado, afortunadamente ese no fue el caso.

No. Cuanta más energía tengan, más probable es que pasen indemnes por el cuerpo. En el extremo superior de la energía, una sola molécula pasará a través de su cuerpo dejando caer solo unos pocos MeV de energía. Diga 10. [matemáticas] 10 \ veces 10 ^ {6} \ veces 1.6 \ veces 10 ^ {- 19} [/ matemáticas] joule o aproximadamente una billonésima parte de un joule. No dolerá ni causará ningún daño. De hecho, hay muchos de estos que pasan por su cuerpo todo el tiempo. Rayo cósmico – Wikipedia

Bueno, solo usa la ecuación de Einstein para calcular la energía cinética. E = mc ^ 2 ( γ -1) y obtendrá un número muy grande. Pero cualquier cosa con masa no puede alcanzar la velocidad de la luz. Eso es lo que nos dice la relatividad especial. ¿Tiene suficiente energía para matar a alguien? Tal vez.

Podría tener tanta energía como desee, más que suficiente para matar a alguien, pero no hay forma de depositarla en un cuerpo de manera que sea notable. Los muones de rayos cósmicos de energía ultraalta te están perforando en este momento, pero solo causan daños limitados. Incluso una molécula realmente enorme como el ADN o una proteína sigue siendo solo un montón de quarks y electrones que en su mayoría solo atraviesan tu cuerpo.