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目前的对撞机也被用来治疗癌症吗? 第1页

  

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谢题主邀,这个问题确实无厘头,因为:

  • TeV质子的穿透性与MeV质子是有本质上的区别的

为什么医用质子束治疗优于它的老前辈伽马射线治疗?除了质子对DNA的杀伤效率高于光子外,更重要的一点在于MeV质子束的能量沉积特性:布拉格峰的位置。

上图是我根据目前的医用质子束能量,所做的能量沉积图。人体组织在辐射医学中,可以近似看作是水。由上图可知,100MeV的质子束在即将耗完所有动能时,会大量释放能量(其实是消耗能量与运动距离的比值会达到最大,也就是dE/dx),最终达到的效果,是在约75毫米的深度中,沉积了大部分的能量。这就是我们常说的“布拉格峰”,其优点在于不需要如同伽马射线一样,通过多个角度束流的重叠,来增加靶区域,也就是肿瘤区域的辐射剂量。下图可以很好地说明这一点。

显然,通过上图可知,伽马治疗对患者正常组织的辐射,要高于右侧的质子治疗。所以,质子治疗确实好。通过你和他的对话,可以知道,他是了解这种性质的。可这是对MeV级别的医用质子束啊,TeV的质子束性质就完全不同了。我们来看看7TeV质子束在水中的沉积情况。

上图是1000个7TeV质子在水中的能量沉积分布。你没有看错,这时候的长度单位是“米”。25米深的水,才把7TeV的能量全部耗尽。用这种能量的质子来对病人的病灶进行治疗,完全摒弃了MeV质子优良的性质不说,还极大地增加了医学辐射防护的成本:得造多厚的墙,才能把穿透病人后,能量依然巨大的质子束停下来?别忘了,隔壁控制室还有一群工作人员呢。

TeV级别的质子束,在空气中也会走很远。下图是7TeV质子在空气中的能量沉积,注意,单位是公里。

而且,LHC的束流在碰撞点时,束流尺寸(直径)会因为聚焦,而降低到64微米。且每25纳秒一个束,每束都是有10的11次方量级质子的致密束流,这跟医用质子束完全不是一个东西。当前对撞机加速器的研发和使用,可以说并没有为医用质子治疗的加速器提供多少有效的经验。这是一种为了研究基础物理,而特异化的质子束。


近期很多人都在讨论我国是否有必要建造大型对撞机,说实话,难得有一个科研项目可以如此普遍地,广泛地在民众中讨论。我认为这很好,无论是支持还是反对,都可以随着讨论的广泛化和深入化,而增加民众对科学知识的了解。题主您和这位小伙伴的讨论,就很好,虽然无厘头,却是很有必要的。但是,无论谁对谁错,都不需要以“打脸”来作为讨论的终极目的,这不是讨论问题的方式




  

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