¿Qué pasaría si una persona estuviera dentro de un acelerador de partículas mientras estaba funcionando?

Esto pasa.

El caballero de la foto es Anatoli Petrovich Bugorski.

El 13 de julio de 1978, fue golpeado por un haz de protones cuando accidentalmente metió la cabeza dentro de un acelerador de partículas.

No sintió dolor. Solo vio un destello blanco brillante y su rostro se hinchó.

Durante los días siguientes, su piel se despegó en el punto donde fue golpeado.

Prácticamente no hubo daños en su capacidad intelectual, pero la fatiga del trabajo mental aumentó notablemente. Bugorski perdió completamente la audición en el oído izquierdo y solo quedó un ruido interno constante y desagradable. La mitad izquierda de su rostro estaba paralizada debido a la destrucción de los nervios. Pudo funcionar bien, excepto por el hecho de que ocasionalmente tuvo crisis parciales complejas y raras convulsiones tonicoclónicas.

Es un medio sordo epiléptico, con la mitad de su cara paralizada.

Pero él sobrevivió.

¿Dónde adentro? Hay muchas áreas donde las personas trabajan de manera segura durante la operación normal, algunas bastante cerca de la viga, pero protegidas por gruesas capas de concreto (al menos); otras áreas dentro de esas capas de concreto están restringidas a una breve entrada cuando la viga está apagada, porque mientras está encendida hay un campo de radiación sustancial debido a que la viga golpea otros núcleos; y luego está el tubo de haz real, generalmente un tubo de solo unos pocos centímetros de diámetro, siempre evacuado a vacío ultra alto, donde el haz circula y se acelera. (Eso supone un sincrotrón . En los ciclotrones como TRIUMF, el rayo está en una gran cámara de vacío en forma de panqueque para que pueda girar hacia afuera a medida que aumenta su energía). Si de alguna manera pudieras entrar a esa cámara mientras el rayo estaba encendido (tú ¡tendría que estar bastante decidido!) estaría muerto por el vacío, luego “agujereado” por el rayo y finalmente irradiado fatalmente si aún estuviera vivo en ese punto. (Eso es para aceleradores de alta intensidad; a intensidades más bajas probablemente tengas que esperar a que la dosis de radiación te mate desagradablemente).

A pesar de esto, se sabe que las personas (en los viejos tiempos) clavaban sus globos oculares en el haz a intensidades muy bajas, para ver los destellos de la luz de Cherenkov y así determinar el perfil del haz. Se descubrió que era una mala idea, lo que uno pensaría que debería haber sido obvio. No es que no haya hecho algunas cosas mal aconsejadas en mi día …

Supongo que te refieres a los efectos de las partículas, no a la falta de aire. Con disculpas a Abhishek Shah, aquí hay otro video que quizás quieras ver. Es una respuesta al video “¿Qué pasaría si pones tu mano en el LHC?”, Pero en lugar de pedirle a los físicos que especulen sobre el resultado, lo presenta un bioquímico especializado en química nuclear. Señala, muy correctamente, que las partículas de muy alta energía depositan mucha menos energía en un espesor de materia dado que las partículas de baja energía.

Esta es la razón por la cual los rayos de protones son útiles para el tratamiento del cáncer: no matan mucho tejido al entrar, pero la energía se puede ajustar para matar mucho más tejido en la profundidad del tumor (ignore la curva de rayos X ):

Si esto no fuera cierto, el médico podría perforar un agujero y eliminar todo hasta el tumor, incluido el tumor, ya que todo ese tejido moriría de todos modos.

La cifra es para protones de bastante baja energía generados específicamente para terapia, en el rango de 70 a 250 MeV por Wikipedia. Al adaptar la corriente del haz y la distribución de la energía del haz, puede obtener un perfil de destrucción de tejido más o menos cuadrado justo en el tumor de esta manera (nuevamente, ignore la curva de rayos X):

La cantidad de energía depositada por espesor sigue disminuyendo a medida que aumenta la energía de las partículas. El rayo que sale del LHC no es inofensivo, pero no va a hacer un agujero a través de ti ni a explotar tu mano. Si la exposición es muy breve y no muere por envenenamiento por radiación, podría vivir una vida normal con un riesgo de cáncer algo elevado. Esto parece estar de acuerdo con los ejemplos proporcionados por Jack Fraser, et al. en este hilo

En el LHC, en un vertedero de haz de emergencia, se extiende el haz para minimizar el daño material y luego se dispara en un absorbedor de vertedero (uno para el haz en cada dirección).

Cada amortiguador de descarga de haz consta de un cilindro de carbono segmentado de 7 m de largo de 700 mm de diámetro, contenido en un cilindro de acero, que comprende el núcleo de descarga (TDE):

Tenga en cuenta que debe tener 7 m de largo para obtener una atenuación razonable. Esto se enfría con agua y está rodeado por unas 750 toneladas de hormigón y blindaje de hierro. El vertedero se encuentra en una caverna dedicada (UD) al final de los túneles de transferencia. Esto asegura que el haz se atenúa lo suficiente como para que no presente un peligro para el equipo o el personal.

Otras preocupaciones son los peligros enumerados por Sudheer Kumar Singh. Una cosa que no vi en la lista es el almacenamiento de energía en un imán superconductor. En el LHC, hay 1232 dipolos. Todo el sistema almacena 11 Gj en los dipolos. Esto significa que cada dipolo almacena aproximadamente 10 MJ de energía. Dado que un cartucho de dinamita almacena aproximadamente 1 MJ, esto significa que un dipolo almacena aproximadamente 10 cartuchos de energía de dinamita. El enfriamiento accidental (pérdida de superconductividad) de los superconductores en un dipolo presenta un peligro real ya que toda esa energía se puede liberar en muy poco tiempo. Esa energía no se distribuye uniformemente, sino que se concentra en el lugar donde comienza el enfriamiento. Una forma de manejar esto es detectar la pérdida de superconductividad, luego usar un calentador de pulso para que todo el dipolo se apague más rápido de lo que puede explotar.

Las fuentes de alimentación magnéticas también están diseñadas para evitar y desviar esta energía a resistencias de descarga grandes. Creo que este es un conjunto de resistencias de descarga dipolo LHC:

Hay más información sobre este peligro aquí.

Esto realmente ha sucedido:

Anatoli Bugorski era un físico ruso que trabajaba en el Instituto de Física de Alta Energía en un acelerador llamado sincrotrón U-70. En 1978, metió la cabeza dentro del tubo para diagnosticar un problema, cuando falló un mecanismo de seguridad, y el rayo de partículas lo golpeó en la cabeza.

Informó haber visto un destello “más brillante que mil soles”, pero no informó haber sentido ningún dolor.

El rayo de partículas le quemó la cara, el tejido subyacente y gran parte de su tejido cerebral, aunque ha logrado ser un ser humano funcional, ¡e incluso terminó su doctorado!

Sin embargo, fue increíblemente afortunado: normalmente esperaríamos que alguien a quien le sucedió esto muera de envenenamiento por radiación muy rápidamente. También vale la pena señalar que Anatoli solo estuvo expuesto a un haz de 76GeV, mientras que el LHC funciona a 13TeV (aproximadamente 200 veces más potente), y por lo tanto esperaría que un acelerador moderno hiciera mucho más daño.

¡Recomiendo encarecidamente que no te encuentres en este escenario!

Solo las mismas personas que podrían entregar submarinos nucleares fascinantemente inseguros, y los aceleradores de partículas (Bugorski) podrían llevarte más tarde a Chernobyl, son capaces de responder a tu pregunta. Esto se debe a que, contra todo pronóstico, un pobre yuvelirnyye izdeliya (тупица, подонок), metió la cabeza en un haz de protones de 76 GeV y vivió.

Imagen de Bugorski: la mitad de la cara del hombre es eternamente joven después de ser golpeado por un haz de partículas (interesante efecto secundario de no morir) El artículo está bien.

Desearía que hubiera más detalles porque ese rayo con el que fue golpeado debería haber estado en el vacío. No sé recordar mucho sobre el diseño del acelerador de la URSS, pero esos cachorros se calientan, como en radiación caliente y “ay eso está caliente”, además no hay presión de aire en el interior.

Tal vez estaba trabajando en el desarrollo de armas de rayos de protones (antimisiles) y estaba jugando con la presión del aire ambiente … En cualquier caso, tuvo mucha suerte.

En cuanto a su pregunta , lo más probable es que una persona dentro de un acelerador de partículas se fríe por el rayo, como en las películas antiguas de Buck Rogers o Flask Gordon. ¡Borrar! Sofocado por la falta o el aire. Irradiado y quemado.

Procedimientos de seguridad del acelerador de partículas

Confía en mí, incluso en nuestra mazmorra, sellamos y cerramos la puerta (y todos los demás) antes de que los que deben ser obedecidos hagan lo suyo. Seguridad busca en el área para asegurarse de que esté completamente despejada, y luego bloquea el lugar.

El nivel de radiación en el túnel Gran Colisionador de Hadrones cuando el rayo está encendido o apagado ahora es demasiado alto para que los humanos puedan ingresar de manera segura después de la reciente actualización de la potencia del rayo, pero los robots pueden trabajar felizmente allí. Un robot que utiliza circuitos estándar puede operar en aproximadamente diez veces el campo de radiación que un humano puede, y esto es lo que se está utilizando en el LHC. Un robot con hardware especialmente resistente puede operar en campos mucho más altos.

Sin embargo, el campo magnético de 4 Tesla en el LHC, el más fuerte del mundo y que se utiliza para doblar los protones a la velocidad de la luz alrededor de las curvas, es lo suficientemente fuerte como para detener su corazón. El robot que se está probando actualmente en el LHC está hecho de compuestos, no de piezas de acero. En el futuro, todo el mantenimiento en el LHC será realizado por robots.

Otro posible efecto es la carga espacial, causada por una acumulación de partículas cargadas sin ruta a tierra. Cuando finalmente se descargan, puede hervir el plástico, dando lugar a patrones similares a los de árboles como este. Sospecho que tampoco sería demasiado bueno para un humano.

1. Dentro de un LHC, la temperatura se mantiene por debajo del espacio profundo mediante criogenia
2. Las partículas aceleran casi a la velocidad de la luz.
3. Si se encuentra dentro del LHC, se congelará instantáneamente o morirá, si no
4. Muere instantáneamente por radiación de alta velocidad.
5. Si es posible, verá un destello de luz muy brillante que lo cegará instantáneamente y lo matará debido al impacto debido a la exposición a la luz intensa.
6. El LHC está envuelto con imanes dipolares superconductores muy fuertes para doblar el camino de las partículas aceleradoras que pueden desencadenar un daño celular masivo en su cuerpo y arrojarlo para comatosar o instanciar un ataque cardíaco masivo
7. LHC es un vacío que morirías de asfixia

LHC … Un lugar con muchas formas de morir al instante

Fancy, entrando en un LHC que funciona!

Avísame cómo entraste y avísame cuando salgas.

Por cierto … Esto es lo que le sucedió al científico que asomó la cabeza dentro de un acelerador de partículas

Esto depende mucho de la energía del haz y de las especies de partículas. En la mayoría de los casos, no es posible ingresar dentro de un acelerador, ya que el interior del acelerador y las líneas de la viga están generalmente a niveles de vacío UH, pero es posible exponerse a la viga si el sistema tiene una facilidad para llevar la viga. fuera a la atmósfera.
Es mucho más probable que se exponga a la radiación de rayos X generada en cualquier punto donde el haz de partículas golpee los sistemas de hendiduras metálicas que se utilizan para definir el haz o un objetivo que se irradia. En el caso de fuentes de luz de sincrotrón de alta energía, las intensidades de rayos X pueden ser extremadamente altas. Con haces de energía más altos, uno esperaría radiación gamma que es mucho más penetrante incluso que los rayos X.

La mayoría de los sistemas de acelerador tienen sistemas de enclavamientos de seguridad, alarmas y blindaje de áreas que pueden producir altas intensidades de radiación y capacitación bastante intensiva del personal sobre los peligros, pero estos sistemas siempre están sujetos a fallas de componentes y fallas humanas para observar los procedimientos de seguridad siempre es un riesgo potencial.

Puedo agregar a las respuestas ya dadas que los protones con energías “pequeñas” de 300 MeV y una intensidad aproximadamente igual a 10 ^ 9 protones / s se usan para la terapia (llamada terapia contra el cáncer de protones). Los protones son especialmente útiles porque prácticamente NO matan las células en los tejidos que pasan con suficiente energía. Los protones depositan toda su energía en pocos mm cerca del punto donde se detienen. Para energías de alrededor de 250 MeV, se detienen a 30 cm de profundidad del cuerpo humano. Para una energía mucho mayor de los modernos aceleradores de protones (cientos GeV o TeV), el cuerpo humano es transparente para los protones. Llegan sin parar. Con las intensidades existentes de haces, se producirían colisiones muy traseras dentro del cuerpo humano, no tendrían ningún efecto práctico a los pocos minutos de la irradiación. Más peligrosa podría ser la radiación sincrotrón que es emitida por partículas cargadas cuando se mueven a lo largo de trayectorias curvas, pero esto depende de dónde se encuentre una persona desafortunada “dentro del acelerador”.

La mención de un sincrotrón es extraña, ya que difícilmente puedo imaginar que el acelerador funcione sin vacío: el haz se dispersaría y la corriente caería muy rápidamente. Pude ver que tal accidente ocurriera más con un Linac.

En realidad, tuve un accidente similar, cuando un operador (borracho) desactivó accidentalmente un imán de flexión en un linac, y el haz de electrones salió de su edificio de contención de concreto directamente en mi laboratorio adyacente. Afortunadamente no estaba en el laboratorio cuando sucedió, y noté la luz de advertencia cuando me acerqué a la puerta de mi laboratorio, así que no entré, pero incluso en el lugar donde me detuve y escapé, el nivel de radiación ya era muy alto.

Después de presionar el apagado de emergencia, mi laboratorio olía mucho a ozono y algunos equipos en el interior se activaron ligeramente (radiactivos).

Hay aceleradores electrostáticos que tienen enormes tanques donde se alojan las secciones de aceleración. la persona ingresa allí para realizar tareas de mantenimiento y no hay posibilidad de que se active ningún subsistema de acelerador que la ponga en riesgo.

En el complejo del acelerador, se tiene mucho cuidado para garantizar que ninguna persona quede atrapada dentro antes de encender la máquina, incluso si alguien está atrapado, él lo sabrá por diferentes sistemas de anuncio y puede operar botones de bloqueo que detendrán el arranque.

Incluso si algún cuerpo queda atrapado o decide estar dentro del complejo acelerador mientras está funcionando, puede verse afectado por los siguientes:

1: Alto voltaje que puede ser un asesino instantáneo normalmente en el rango de 50 KV a 300 KV.

2: Radiaciones no ionizantes provenientes de dispositivos de RF, puede conducir a diferentes consecuencias médicas a largo plazo y más perjudicial para la persona que tiene un marcapasos que puede dejar de funcionar (muy grave)

3. Radiaciones ionizantes porque el haz de alta energía vuelve a tener consecuencias médicas a largo plazo.

4. Campos magnéticos altos que son más dañinos para las personas que tienen marcapasos y que pueden dejar de funcionar (muy grave)

5. La exposición directa al haz puede ser peligrosa dependiendo de su energía e intensidad.

6. Criogenia: en los aceleradores superconductores presentan peligro de deficiencia de oxígeno y quemaduras por frío.

Todos los aceleradores de partículas de alta energía conocidos requieren alto vacío para permitir que las partículas se aceleren. Entonces la persona estaría muerta por asfixia y luego por evaporación explosiva y congelación mucho antes de que alguien pudiera hacer funcionar el acelerador. Y con la mayoría de los aceleradores, una persona no estaría tanto “dentro” del acelerador como a través de él (porque la mayoría de los diámetros de los haces son bastante pequeños). [Mi razón para repetir esto es que otros han dicho esto para aceleradores particulares, pero no como su punto principal]. Las partículas de alta velocidad también se pueden generar sin vacío (por fisión), pero aquí no es práctico “entrar” en el generador

Lo que puede suceder es que parte de la viga se desvía del camino de aceleración (generalmente para ejecutar un experimento específico) y que una persona se interpone en el camino. Las consecuencias de tal situación están bien descritas por otros encuestados.

La pregunta no es muy clara. Trabajo en aceleradores circulares (sincrotrones) con una circunferencia de aproximadamente 300 metros. El blindaje está justo alrededor del círculo: puedes entrar fácilmente dentro del círculo mientras está funcionando, porque el interior está protegido tan bien como el exterior. Conozco muchos otros aceleradores donde la potencia del haz es tan baja, que es perfectamente seguro caminar alrededor del acelerador mientras está funcionando. Pero luego hay aceleradores como el acelerador de protones de alta potencia en PSI (Suiza), con una potencia de haz continuo de 1.4 MW; una cámara de vacío de acero inoxidable golpeada por el haz completo se calentaría aproximadamente 2500 K, en aproximadamente 1/1000 de segundo. Se necesita mucho concreto para proteger solo las pérdidas normales: cualquier persona en el túnel durante la operación moriría por enfermedad por radiación (no al instante, sino en un tiempo bastante corto). Pero, por supuesto, nadie puede entrar al túnel mientras está en funcionamiento 🙂

Nada puede estar dentro del acelerador durante el tiempo de operación. El acelerador de partículas tiene que trabajar tan cerca del vacío absoluto como sea posible, para evitar que las partículas choquen con las moléculas de aire y disminuyan su velocidad (como disparar una bala al agua). Es posible que ni siquiera haya una mosca dentro del acelerador, de lo contrario no podrá encender el equipo.

Cuando se emite o expulsa el haz de partículas (“pistola de rayos”, puede golpear a un humano y afectar / destruir diferentes órganos (piel, vísceras, cerebro, etc.). A veces es el significado, por ejemplo, en la radioterapia, con todos sus efectos. y efectos secundarios.

Depende mucho de la intensidad del haz. Estamos bombardeados todo el tiempo por partículas de rayos cósmicos (principalmente secundarias) pero sin ninguna consecuencia visible gracias a su débil intensidad y disminución de la energía debido a las interacciones con la atmósfera. En el caso del LHC, el más peligroso sería el haz de plomo debido a un poder de ionización muy alto, aunque la intensidad es un poco menor que en el caso del haz de protones. Vigas LHC

Los aceleradores de partículas especializados se usan para tratar tumores que de otro modo serían inaccesibles para la cirugía, debido a la capacidad de sintonizar energías de modo que el haz deposite la energía máxima en un punto elegido, mientras minimiza el daño al tejido circundante.

Esto se llama “Linac” (para “Acelerador lineal”) o terapia de protones (porque generalmente es un haz de protones) [1]

Por lo tanto, puede encontrar personas que estén expuestas intencionalmente a los aceleradores de partículas todos los días. . .

Notas al pie

[1] Terapia de protones – Wikipedia

Depende del acelerador de partículas, por lo general morirían porque el interior de los aceleradores de partículas se mantiene a presiones de aire muy bajas. Simplemente no hay suficiente aire para respirar.

Así que póngalos en un traje espacial dentro de un acelerador de partículas: tendría que ser uno grande para caber dentro … luego serían golpeados por las partículas.

El resultado depende de la cantidad, energía y tipo de partícula.

Cualquier cosa, desde un leve hormigueo y una descarga eléctrica, hasta que te abran un agujero.

Accidentalmente me paré en el haz de protones cuando estaba arreglando el calorímetro gamma que usamos en el CERN. No noté nada, pero mi supervisor no estaba contento. La otra cosa entretenida que hice fue llevar mi reloj dentro del imán superconductor. Mi supervisor tampoco estaba contento con eso, ya que los imanes superconductores son más caros que los relojes baratos para estudiantes que vuelan espontáneamente hacia ellos.

La persona se convierte en Flash, ver: