天下武功,唯快不破!
太空中一顆螺絲釘撞向航天器,由於其運動速度高達十幾公里每秒,就算螺絲釘的質量並不大,它也會對航天器造成嚴重的破壞。
一顆小小的子彈能夠產生巨大的破壞力,也是因為它從槍膛衝出時的運動速度極快,所具有的動能極大。
如果這顆子彈的質量變得極小,運動速度變得極快,比如它變成了一顆粒子,以99.99%的光速打進人體內,那麼它會對人體造成多大的破壞呢?
有網友說,大家難道沒曬過太陽嗎?光確實也可以看作粒子,不過光子就是以光速進行運動的,並且光子的靜止質量是0,所以這裡就不考慮光子了。
自然界中的各種亞原子級別的粒子種類眾多,實際上,除了光子,我們每天還會被其他種類的數不清的各種高速運動的粒子打中或者擊穿,這一幕每天都發生在你我的身上,而我們在日常生活中卻根本感知不到。
根據科學家的估計,每一秒鐘都有大約4億億個來自太陽的中微子穿過我們的身體,這些中微子的速度達到了光速的99.999%以上。
可我們每天不是活得好好的嗎?
這是因為中微子的質量十分微小,比電子還小得多,並且沒有攜帶電荷,因此它基本上不會與我們身體內的物質發生任何相互作用,不會對我們身體內的任何組織器官造成任何損害。根據科學家的預測,中微子甚至能夠毫無阻礙地穿透地球。
粒子的質量越大,運動速度越快,其攜帶的能量就越高,破壞力也就越強。
中微子是各類亞原子粒子中最小的粒子之一,如果是一顆質子,其對人體會產生什麼影響呢?
質子的靜止質量是電子的1836倍,一顆質子,也就是一個氫原子核,通過粒子加速器可以讓其速度達到99.99%的光速,通過計算可知此時該粒子將具有210 GeV的能量。
這裡的eV叫電子伏特,它是一個衡量粒子能量的單位,1eV是一個很小的能量單位,僅相當於1.6×10^-19焦的能量。攜帶數百吉電子伏特能量的粒子,在宏觀世界中確實算不得什麼,但在微觀世界中已經屬於高能粒子。
其實,宇宙空間中充滿了這種高能粒子,根據科學家的估計,每秒鐘都會有大量的宇宙射線穿過大氣層,穿透我們的身體,每隔幾分鐘我們都會被這種能量在數百吉電子伏特甚至上千吉電子伏特以上的高能粒子擊中。
單從能量角度而言,一個質子以99.99%的光速運行時,就算被其擊中,也根本不會產生任何危害,因為其攜帶的能量非常微弱。
不過如果短時間內被這種能量級別的粒子大量轟擊,仍然存在風險,因為這種高能粒子能夠破壞 DNA分子,有一定幾率能夠誘發癌症,甚至損壞組織。
1978年,有一名叫作阿納托利·布戈爾斯基的俄羅斯物理學家曾經因為一場意外,被數百萬個能量約76 GeV的質子擊中頭部,簡單來說就是被質子數爆頭了,雖然事後他還活着,但他也因此受到了一定程度的傷害,出現了面癱現象。
其實,大家談之色變的核輻射本質上就是光子、中子、質子、電子等各種高能粒子流的集合,這些高能粒子流能夠引發電離輻射,當大量輻射擊中我們時,會對我們的身體內的組織和器官造成嚴重破壞。
宇宙空間中充滿了這種高能宇宙粒子,宇航員之所以需要宇航服的保護,並且不能長時間待在太空,其中一個原因就是因為要減弱宇宙射線給宇航員帶來的危害。幸好有地球大氣層與磁場的保護,才使得生活在地球上的人們不必擔憂宇宙射線帶來的危害。
總之,對於一個質量極小的微觀粒子來說,就算它的運動速度達到了99.9999%的光速,其攜帶的能量也十分微弱,產生不了顯著的破壞。可要是一粒米,就算僅達到1/2的光速,其破壞力也是驚人的。
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