Spørg Fagfolket: Hvad sker der, hvis man stikker hånden ind i en partikelstråle?

Illustration: Bigstock/ra2studio

Vi har vendt bunkerne og frem dukkede dette lidt aldrende spørgsmål fra en læser op. Vi synes dog stadig, det er interessant, så lad os få svar på Nikolaj Johansens spørgsmål:

Der har været en del snak om Large Hadron Collider, men hvor meget energi er der egentlig i en partikelstråle?

Jeg ved godt, at det bliver målt til 14 TeV ved et sammenstød, men hvad ville der eksempelvis ske, hvis jeg stak min hånd ind i en partikelstråle?

Læs også: Spørg Fagfolket: Er technetium fejlplaceret i det periodiske system?

Christian Skou Søndergaard, hospitalsfysiker ved Dansk Center for Partikelterapi på Aarhus Universitetshospital, svarer:

Hvis man skal svare helt generelt på, hvad der sker, hvis man stikker hånden ind i en partikelstråle, så er det (lidt kedelige) svar på spørgsmålet: Ikke nødvendigvis noget særligt! Det kommer meget an på stråle og omstændigheder.

Hvis vi lige runder Large Hadron Collider på Cern, så er forskerne her tidligere blevet stillet spørgsmålet, og deres svar var umiddelbart, at de ikke vidste, hvad der ville ske, hvis man stak hånden ind i denne accelerators stråle, men de anbefalede det ikke umiddelbart. Se deres forklaring i videoen nederst i svaret.

Ser vi bredere på sagen, så gennemtrænges menneskekroppen hvert sekund af milliarder af energirige neutrinoer fra Solen, uden at vi mærker spor til dem. Grunden er, at neutrinoer kun vekselvirker svagt med andre partikler og derfor blot passerer direkte igennem os (og jordkloden) og videre ud i universet.

Men igen, som du selv er inde på, betyder det selvfølgelig noget, hvilken slags partikelstråle vi udsætter hånden for.

Læs også: Spørg Fagfolket: Findes der en grænse for rotationshastighed?

Høj energi er mindre farligt

Nogle partikler kan forårsage alvorlig skade på væv, hvilket både kan udgøre en helbredsrisiko, men også udnyttes terapeutisk til at slå kræftceller ihjel.

Eksempelvis kan vi bruge højenergiprotoner til strålebehandling. Når protonen trænger ind i vævet, nedbremses den ved at ionisere atomer langs dens bane. Det er denne ionisering, der resulterer i ødelæggende skade på kræftcellerne. Jo højere energi, des længere kan protonen trænge ind i vævet, før den stopper.

Lad os antage, at hånden er en 3 cm tyk plade af vand, så vil en proton med energien 60 MeV netop nå igennem. Protoner med højere energi vil derfor tabe noget af energien på vej gennem hånden og så flyve videre med den resterende energi på den anden side.

Ydermere falder energitabet i hånden, des højere energi protonen har, så det vil faktisk være mindre farligt at stikke hånden ind i en stråle af højenergiprotoner end ind i en tilsvarende stråle, der stopper i hånden.

Ud over energien, så er mængden af partikler afgørende for, hvad der sker i hånden. Jo flere protoner, der rammer hånden, jo mere ionisering dannes, jo mere celleskade forårsages, og jo svære er det for kroppen at reparere på det.

Læs også: Spørg Scientariet: Hvordan måler man tvillingeparadokset?

Tumorer får en ordentlig omgang

Tilsvarende er mængden af væv, der bestråles, af stor betydning for effekten. Udsættes hele kroppen for bestråling med en dosis på 6 Gy, vil personen med stor sikkerhed dø inden for kort tid.

Når vi laver strålebehandling, giver vi gerne omkring 60 Gy til tumor. Bliver volumen endnu mindre, kan vævet håndtere endnu mere stråling, og man har lavet dyreeksperimenter med submillimeter-røntgenstråling, hvor op mod 1000 Gy kunne tolereres.

Så man skal vælge den rigtige protonstråle, at stikke hånden ind i (høj energi, smal stråle, lav intensitet, kort tid).

Et kulørt eksempel på, hvordan man heldigt kan slippe afsted med det, er historien om den russiske forsker Anatoli Bugorski, som i 1978 fik protonstrålen fra 760 GeV-acceleratoren U-70 gennem hovedet i forbindelse med fejlfinding på maskinen.

Det vurderes, at omkring 2000-3000 Gy blev afsat i vævet, mens Anatolis umiddelbare oplevelse var et kraftigt lysglimt. Han overlevede således uheldet med - omstændighederne taget i betragtning - ret begrænsede senfølger (bl.a. delvis lammelse i ansigtet), og intellektet blev ikke påvirket, så han kunne fortsætte arbejdet som videnskabsmand.

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.