Hank Schrader
март 2017.
38095

Что будет, если человека «прострелить» атомом, который движется со скоростью света?

Ответить
Ответить
Комментировать
3
Подписаться
9
4 ответа
Поделиться

Несколько замечаний. Атомы и ничто материальное не может лететь со скоростью света. Запрещено природой. Нейтральные атомы ускорить для стрельбы невозможно, а ионизированные — не эффективно. Поэтому скоростей близких к скорости света достигают только "голые" ядра атомов, без электронных оболочек. Близкой к скорости света (c) считаются скорости, при которых гамма-фактор частиц (ядер) γ = E/m ≫ 1, где Е — полная энергия частицы (ядра), а m — масса. Гамма-фактор также прямо связан со скоростью частицы (v): γ = 1/√(1 − β²),  где β = v/c.  

O самом вопросе. В нашем окружении ядер больших энергий нет и встречаются они преимущественно в форме продуктов радиоактивных распадов радионуклидов природного или искусственного происхождения, составляя радиационный фон нашей среды обитания. Например при радиоактивном альфа распаде, ядро гелия имеет скорости в интервале β=0.03÷0.06. Через тело, а чаще и через защитную одежду они не проходят. Хуже, когда радионуклиды проникают внутрь организма с водой или дыханием, но это уже из другой и грустной сказки. Большие и очень, очень, очень большие энергии они имеют только в космосе, но чем их энергии больше, тем потоки их меньше (хорошая новость), а атмосфера наша в свою очередь разрушает их уже начиная со стратосферных высот (вообще здорово). Таким образом, ядер с большими энергиями на поверхности земли практически нет (т.е. нечем стрелять). Казалось бы вопрос исчерпан. Но есть плохая новость. На поверхности Земли есть поток вторичных частиц (протонов, нейтронов, мюонов, γ-квантов, электронов) высоких энергий, рожденных при взаимодействиях высокоэнергичных космических лучей с атмосферой, и все они летят с околосветовой скоростью (γ ≫ 1). Больше всего в этом потоке мюонов, и хорошая новость в том, что мы для них невидимы. Они проходят сквозь нас, не беспокоя нас. За то время, которое Вы затратили читая этот текст, через вас (насквозь) прошли более чем нескольких десятков тысяч мюонов. Особо впечатлительные, могут после прочтения эти строк, начать их чувствовать. Это ерунда. Этого не может быть потому что не может быть никогда. Другие частицы, которых меньше (протоны, нейтроны, γ-кванты, электроны), и они менее дружелюбны, составляют естественный фон космических лучей, сопровождающий нас вот уже более миллиона лет нашей эволюции. От них никуда не деться и поэтому их бояться не надо. Есть даже гипотеза, что это они привели к мутациям в генах наших предков, убедив их спуститься с деревьев и заняться делом (бизнесом), на благо человечества.

O стрельбе ядрами. Это делают на специальных ускорителях и, при достаточной энергии, продукты реакции от взаимодействия высокоэнергичных ядер с ядрами атомов тела человека, могут существенно навредить человеку на клеточном уровне, вызывая онкологические последствия. Вред от такой стрельбы прямо пропорционален потоку ядер. При определенных потоках ядер высокой энергии, человека можно насквозь прожечь. Поэтому на дверях этих ускорителей написано: ☢️ Посторонним вход запрещён!  Наверно жгут только своих.

209
-10

Ну тут речь вроде про один атом, поэтому получается, что если пересчитать через E=mc^2 получится, что максимальная энергия такого ядра будет 1,44 микроджоуля на каждую атомную единицу массы ядра.

-1
Ответить

Я не понял ваше замечание. В формуле E=mc^2,  m - это релятивистская масса, зависящая от гамма фактора (или скорости) частицы.

+6
Ответить

Физик, с какого перепуга в формуле E=mc^2, m - релятивисткая масса? В современной физики понятия - "релетивиской массы" не существует. Есть только масса, так же называемая "масса покоя". Формула E=mc^2 не в коем случае не указывает на зависимость массы от скорости. Да и вообще, правильно писать не E=mc^2, а E0=mc^2, суть сразу меняеться...

+1
Ответить

Да, сорри, про это я не подумал. Я просто грубо попытался прикинуть потолок энергии для одной частицы, разогнанной до световой скорости, а получается этого потолка нет вообще, так как масса будет увеличиваться до бесконечности?

0
Ответить
Ещё 7 комментариев

Сюзанна, что В физике значит фраза "мы для них не видны?" как это понять на уровне науки?

0
Ответить

Мюоны космических лучей проходят метры бетона практически без взаимодействия. Это особые частицы называемые "лептоны". Они практически не взаимодействуют с ядрами вещества, в отличии от адронов (протонов, нейтронов, пионов). Поэтому мюон, пройдя через нас, практически не навредит ни одному атому, лишь слегка подталкивая их чтобы не спали.

+13
Ответить

Дмитрий, Вы поняли сейчас правильно. Потолка нет для энергии. Например в проекте Auger регистрируют энергии космических лучей, 10^20 еВ, что соответсвует для протонов 0.99.....999 (всего 23 девятки ) скорости света.

+10
Ответить

альфа, бета и нейтронные излучения(виды радиации) - это как раз примерно то, о чем вы спрашиваете 

потоки заряженных и нейтральных частиц  -  корпускулярное излучение альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение, относят к ионизирующим излучениям, они вышибают с орбит атомов электроны, или выводят атомы из равновесия переводя электроны на высокоэнергетические орбитали, примерно как дискотечная "лампа черного света"(ближний УФ, слегка высокочастотен для глаза), вынуждая их возвращаться в свое исходное-стабильное состояние, излучая квант электромагнитной волны, с меньшей энергией(более красный, менее фиолетовый) например рентгеновские волны, или видимый свет (вместо ближнего УФ), как кошачья моча под ультрафиолетом, или оптический отбеливатель(в стиральном порошке) покрасивший воротнички рубашек, чтобы те были белее белого, за счет использования ультрафиолета для свечения добавочной белизной.

разогнанные ядра атомов гелия(альфа частицы), обжигают кожу, как пескоструйка можно сказать... задерживаются поверхностью кожи, или одеждой, бета частицы легче в тысячи раз, (электроны и позитроны(тоесть антиэлектроны)), проходят в тело на 10-15см, также ожог вызывая, задерживаются стеной или трупом

нейтроны вышибают частицы из ядер атомов, делая нерадиоактивного человека - радиоактивным, что ему конечно хуже чем тем кто рядом, и не ест его...

одна частица на улице и так с солнечным ветром постоянно прошибает в теле дыры, ничего страшного, ремонт потихоньку постоянен...

+2
Ответить

Отныне это мой любимый ответ на TQ

0
Ответить

Знатоки вещают

0
Ответить

Мирacу. С опозданием, но соглашаюсь полностью. Спасибо.

0
Ответить
Прокомментировать

Анатолий Петрович Бугорский в результате несчастного случая подвергся прохождению пучка протонов через голову, оглох на одно ухо, но остался жив. Далее цитата с Википедии:

13 июля 1978 года через его голову прошёл пучок протонов крупнейшего советского ускорителя У-70.

Несчастный случай произошёл из-за сбоя механизмов безопасности, когда Бугорский наклонился над работающим со сбоями элементом оборудования и заглянул в ту часть, через которую проходил протонный луч.

Радиационная доза на входе составила 200 000 рентген, на выходе — 300 000 рентген (больше за счёт рассеяния на материале). Бугорский ощутил яркую вспышку, но без болевых ощущений. Пучок протонов с энергией 70 ГэВ и с поперечным размером 2×3 мм прошёл по траектории затылочная область головы — медиобазальные отделы левой височной области — пирамида левой височной кости — костный лабиринт среднего уха — барабанная полость — челюстная ямка — ткани левого крыла носа. Протонный луч в зоне поражения сжёг кожу, кость и ткань мозга. Считалось, что сверхвысокая доза радиации, которую получил пострадавший, должна убить человека. Бугорский был помещён в специализированную радиологическую клинику в Москве, где врачи готовились наблюдать его ожидаемую смерть. Однако Бугорский выжил и даже защитил (1980) кандидатскую диссертацию, подготовленную ещё до аварии.

Бугорский полностью потерял слух на левое ухо. Был период, когда участились эпилептические приступы, даже с потерей сознания, однако интеллектуальные способности не пострадали. Продолжает научно-организационную работу, состоящую в планировании и проведении физических экспериментов на ускорителе У-70.

ru.wikipedia.org

42
-1

а почему нельзя это использовать как оружие, ведь будет точнее чем пуля

0
Ответить

Ты себе представляешь в данный момент карманный ускоритель частиц?

0
Ответить

Если представляешь,нобелевка твоя!

0
Ответить
Прокомментировать
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Вкратце, если одним то ничего не будет. Он даже не пролетит и мёртвой кожи.

  1. Атом не разогнать до скорости света, т. к у него не нулевая масса покоя. Но довольно быстро его запульнуть( придать ему энергию чем больше тем, дальше он просит в человеке) получается на ускорителях

  2. Собственно из атомов может пролететь только ион водорода H+, тк другие и не пролетят сквозь кожу.

  3. Биологический эффект заключается в ионизации, атомов кислорода, что и вызывает оксидативный стресс( свободные радикалы и тд). Один наш учёный Бугорский, Анатолий Петрович столкнулся с пучком протонов, про него можно почитать в вики.

29
-3
Прокомментировать

Этот ответ написан и доступен на

Этот ответ написан и доступен на Яндекс Кью

Тоже, что и в БАК - произойдет мини-атомный взрыв. Но тут масса препятствий, а самое главно даже не скорость света, а время жизни частиц - чем больше их масса и ближе их скорость к скорости света, тем быстрее они распадаются. Атом бы просуществовал меньше, чем долетел бы до тела. Но если и это откинуть, то многое зависит конечно от атом чего именно. В любом случае, энергии бы хватило, чтобы выбить самые низкие электроны и запустить процес рапада.

1
0
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью