Chuyện gì xảy ra với nhà khoa học từng chui đầu vào máy gia tốc hạt?

Chuyện gì xảy ra nếu bạn chui vào bên trong máy gia tốc hạt? Nghe như "âm mưu" để có được siêu sức mạnh chỉ tồn tại trong thế giới truyện tranh, nhưng nó xảy ra thực, và làm sáng tỏ những bí ẩn về bức xạ, về khả năng chống chịu của con người và về bản chất của chính vật chất vốn tồn tại quanh ta.

Máy gia tốc hạt cho phép các nhà vật lý học nghiên cứu các hạt hạ nguyên tử, bằng cách tăng tốc chúng trong một từ trường cực mạnh và theo dõi sát sao từ lúc hạt bay cho tới khi chúng va chạm. Chúng đang giúp ta mở khóa Vũ trụ.

Hồi 2008, Máy Gia tốc hạt Lớn (LHC), do Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu (CERN), bị buộc tội tạo ra hố đen siêu nhỏ, cho phép các nhà khoa học nhìn sang được một chiều không gian khác. Quả thực hai người đâm đơn kiện đã xem quá nhiều phim khoa học viễn tưởng để mà ảo giác ra một hố đen do con người chế tạo. Các nhà khoa học thẳng thừng tuyên bố ý tưởng này quá đỗi … điên rồ, đơn kiện bị bãi bỏ.

Thế rồi đến năm 2012, khi LHC phát hiện ra sự tồn tại của hạt Higgs boson, thứ hạt còn thiếu để giải thích cách một hạt có được khối lượng, cụm từ "máy gia tốc hạt" đã đi vào văn hóa đại chúng. Ban nhạc rock Megadeth, một trong "tứ trụ" của thể loại thrash metal, đã sử dụng hình ảnh máy gia tốc hạt lớn làm bìa album Super Collider phát hành năm 2013. Đến năm 2014, show truyền hình The Flash sử dụng một phiên bản của máy gia tốc hạt làm đạo cụ chính – là thứ trao cho Barry Allen siêu năng lực chạy nhanh.

Cụm từ "máy gia tốc hạt" trở nên nổi tiếng, nhưng ý nghĩa của nó, tác dụng của nó thì ngoài các nhà khoa học ra, ta chẳng hiểu nổi. Trông giống như NASA đưa tàu thăm dò lên hành tinh khác, nghiên cứu của CERN không làm ra được hình ảnh đẹp đẽ của chân trời mới. Thay vào đó, máy gia tốc hạt tạo ra thêm nhiều công thức lằng nhằng để viết lên giấy, những đường ngoằn ngoèo vẽ thành biểu đồ.

Thế cuối cùng thì một tia hạt hạ nguyên tử đi qua da thịt của cơ thể người, chuyện gì sẽ xảy ra? Rõ là "người thường" không thể trả lời được bài toán khó này, phải để các nhà vật lý học bắt tay vào cuộc.

Năm 2010, trong một bài phỏng vấn cán bộ giảng dạy vật lý và thiên văn của Đại học Nottingham, chúng ta nhận được câu trả lời: họ cũng không rõ chuyện gì sẽ xảy ra nếu một người cho tay vào một tia proton đang bay trong máy gia tốc hạt.

Giáo sư Michael Merrfifield nói: "Đây đúng là một câu hỏi hay. Tôi không rõ đáp án là gì. Nhiều khả năng là sẽ có chuyện xấu xảy ra".

Giáo sư Laurence Eaves cân nhắc từng từ khi đưa ra câu trả lời: "Với mức năng lượng chúng tôi đo đạc được, thì sự khác biệt không rõ ràng lắm đau. Còn tôi có dám đưa tay vào máy không á? Tôi không chắc lắm".

Nhưng cứ đưa ra những giả định như vậy, ta mới thấy trí tưởng tượng là một công cụ đắc lực: ta nghĩ ra được những tình huống khó có thể xảy ra, nghiên cứu nó để đưa ra những hệ quả có thể có. Tuy nhiên, cũng có lúc những … tai nạn sẽ cho ta những case study không bao giờ có, những thử nghiệm sẽ không bao giờ xuất hiện do đạo đức không cho phép. Những tai nạn như vậy tương đương với ví dụ mà nhà khoa học thần kinh Ramachandran từng đưa ra, "chỉ cần một con lợn biết nói để chứng tỏ loài lợn có khả năng giao tiếp".

Vào ngày 13 tháng Bảy năm 1978, nhà khoa học Xô-viết Anatoli Bugorski đưa đầu mình vào một máy gia tốc hạt. Trong cái ngày định mệnh ấy, ông Burgorski đang kiểm tra thiết bị hỏng bên trong U-70 – cỗ máy gia tốc hạt lớn nhất Liên bang Xô-viết thời kỳ bấy giờ thì hệ thống an toàn gặp trục trặc, một tia proton bay gần với vận tốc ánh sáng bắn xuyên qua đầu ông Bugorski.

Rất có thể, cho tới thời điểm ông Bugorski gặp tai nạn, chưa một người nào mặt đối mặt với một tia bức xạ có năng lượng khủng khiếp đến thế. Mặc dù việc triệt tiêu tế bào ung thư bằng tia proton đã xuất hiện trước thời điểm diễn ra tai nạn, nhưng những tia proton chữa bệnh không vượt quá 250 triệu electron volt – đơn vị năng lượng cho các hạt vật chất nhỏ.

Ông Anatoli Bugorski hứng chịu một tia proton mạnh gấp 300 lần con số trên, 76 tỷ electron volt.

Phòng điều khiển cỗ máy U-70.

Nhiễm xạ proton hơi hiếm có khó tìm. Proton từ gió mặt Trời và các tia Vũ trụ đều bị khí quyển Trái Đất chặn lại, bức xạ proton hiếm tới mức đến năm 1970, ta mới tận mắt chứng kiến proton phân rã phóng xạ. Những thứ bức xạ thường gặp như photon cực tím hay hạt alpha không thể xuyên phá da người, trừ khi trong người bạn có sẵn nguồn phóng xạ.

Cũng có hẳn case study cho vụ này luôn: đã từng xuất hiện vụ ám sát người khác bằng hạt alpha – thứ tia không xuyên qua nổi một tờ giấy, vụ ám sát thành công là do nạn nhân đã nuốt phải polonium-210 có tính phóng xạ. Còn khi các nhà du hành vũ trụ mặc bộ đồ phi hành gia lên người, gặp các tia vũ trụ và nhiều thứ bức xạ khác có ngoài không gian, họ mô tả về việc mắt nhìn thấy ánh đèn nhấp nháy.

Đó cũng là những gì Bugorski nhìn thấy vào ngày định mệnh năm 1978. Kể lại trong một bài phỏng vấn, Bugorski ngay lập tức nhìn thấy ánh sáng lập lòe khi bị tia proton bắn thẳng vào đầu. Nhà khoa học trẻ tuổi được đưa ngay tới viện trong tình trạng nửa mặt sưng vù. Các bác sĩ đã tính tới trường hợp xấu nhất.

Các hạt bức xạ có tính ion hóa như proton sẽ phá tan cấu trúc cơ thể con người, thông qua việc bẻ gãy liên kết hóa học có trong ADN. Nó có thể triệt tiêu tế bào, ngăn chúng phân bào, có thể gây đột biến. Những tế bào phân chia nhanh, ví dụ như tế bào góc có trong tủy xương sẽ chịu hậu quả nặng nề nhất. Các tế bào máu đều được sản sinh từ tủy xương, nên phóng xạ mà ảnh hưởng tới tủy, máu sẽ nhiễm độc.

Thế nhưng trong tai nạn của Bugorski, mọi thứ lại hơi nhiều biến số. Bức xạ nằm tập trung chỉ trong một tia nhỏ, bắn xuyên qua đầu, chứ không giống bức xạ phát ra trong một vụ nổ bom nguyên tử hay thảm họa hạt nhân. Không phải là không có hậu quả: lượng năng lượng phóng xạ tại nơi tia proton đi qua là cực lớn, phải gấp vài trăm lần mức độ gây tử vong.

Bugorski vẫn sống tới ngày hôm nay. Nửa mặt ông bị liệt, nhiều nguồn tin cho hay ông bị điếc một bên tai. Ông còn thường xuyên phải hứng chịu những cơn tai biến. Dù vậy, Bugorski không bị ung thư. Quan trọng hơn nữa, trí tuệ của Bugorski vẫn còn nguyên vẹn: sau khi bị tia proton bắn xuyên đầu, Bugorski vẫn hoàn thành bằng tiến sĩ.

Nửa mặt phải của ông có nếp nhăn, nửa mặt trái thì không.

Đây có lẽ chính là bằng chứng hùng hồn nhất cho việc con người sẽ sống sót được qua kỷ nguyên hạt nhân.

Tham khảo Quartz