粒子对撞机中的高速粒子打到人身上会怎么样？ 第1页

要看怎么打：多少粒子？覆盖范围？

我假设题主指的粒子对撞机是LHC，也就是目前世界最大的粒子对撞机，其中的质子能量可以加速到 7 TeV。这个能量是什么概念？为了直观些，我们先拿能量远低于其的医用质子束来做个比较。

上图是模拟产生的能量分布图，可以看到，226 MeV的医用质子数，可以在水中深入到约30公分的距离，其大部分能量，也沉积在束流停止的附近。在辐射医学中，人体组织可以近似看作水。也就是说，达到几百MeV能量的质子束，即可穿透一个瘦子。

那7TeV的质子在水中，能量沉积会是怎样的情况呢？我用Geant4再次模拟了一下，运行了1000个7TeV质子后，得出的能量沉积如下所示：

可以看到，7TeV的质子并不能有效穿透25米深的水。粗略计算，其在最初的30公分内的能量沉积，约占总能量的0.03%，也就是留下了GeV级别的能量。所以，能量几万倍于医用质子的LHC质子，可以轻松穿越人体。并在途径人体的过程中，留下相当可观的能量沉积。这些沉积对应的，是可以直接或间接对细胞DNA产生破坏的各种粒子。

上图中，左侧是完好的DNA链，右侧则是在光子，和重离子破坏下的DNA链。质子对人体细胞的辐射损害，也既是通过其本身，以及过程中产生的电子和重离子，通过破坏DNA链来实现的。

然而，与“脱离剂量谈毒性，都是耍流氓”一样，脱离了剂量谈辐射损伤，亦是如此。能量再高的粒子，如果数量很少，穿过人体所造成的破坏，完全可以忽略不计。人体的细胞数量大概在几十万亿量级，每天自然代谢死亡的数量就约百亿个，所以少量因辐射损伤的细胞，并不会让你有任何感觉。

如果质子数量足够多呢？

上面提到了，辐射对人体的破坏，主要靠的是对DNA的破坏。所以通俗地来说，辐射损伤具有一定的滞后性。细胞在被辐射破坏了DNA后，并不会立刻死亡，然而已经被判了死刑。这也就意味着，在下一轮周期开始时，这个细胞会死亡，并且不会产生新的细胞。细胞周期如下所示：

所以，如果是足够量，一小束穿过人体非致死位置的束流，就像知友 @中子电偶极矩 所提到的那个案例一般：

那是上世纪七十年代，发生在Anatoli Bugorski身上的“传奇经历”。一束几十GeV的质子束(能量百倍于医用质子束)，穿过他的头部，事发时他并未感到任何疼痛。在之后的几天，他的那部分皮肤和组织，开始剥离脱落。好在，他幸运地活了下来，并完成了学业，拿到了博士学位。

那如果是全身范围，受到了致命辐射损害呢？

在全身被高能质子束大剂量辐射后，这一刻起，人已经可以算是活死人了。身体上的各个器官，包括皮肤，都会在短时间内死亡，并脱落。如果有幸，脑子还能正常工作的话，我建议尽快自行了断，否则你会清醒地看着自己的身体大片大片烂掉，最终成为一个无法与外界沟通，但依然活着的尸体。

感兴趣，并且心脏足够大的小伙伴（注意：慎入慎入慎入），可以搜索“大内久 日本临界事故”，或者看看下面这个文章。这是上个世纪末发生在日本的临界事故。遇难者大内久受到的是大量的中子辐射，事发后依然可以自行走入医院，但却从此再也没有出来。悲惨的遭遇，让他最终成为了一个大脑依然活跃的尸体。

不过，”好消息“是，在TeV级别的大剂量大范围高能质子辐射下，你的脑子，一定很快就坏掉了。

最后，让我们回到具体的问题中来：LHC的7 TeV 束流打在人体身上，是什么效果？

上图是LHC中，质子束在碰撞中心的尺寸变化。最终在碰撞点时，束流尺寸(直径)会因为聚焦，而降低到64微米。什么概念呢？大概就是我们一根头发的直径。然而我认为（一家之言），即使在打击点固定不变，且尺寸维持在64微米的情况下，其每25纳秒一个束，每束有10的11次方量级的致密质子束，依然会造成可怕的损伤。其与人体组织作用后，产生的能量依然可观的次级粒子，也会造成更大范围的辐射损伤。

说来有趣，早些时候，类似的问题已经有人问过LHC相关的各个大佬了。我把视频放在最后，供大家参考下。