Ciência Surpreendente

Por que podemos parar de nos preocupar e amar o acelerador de partículas

Ao mergulhar nos mistérios do Universo, os colonizadores entraram no Zeitgeist e exploraram as maravilhas e medos de nossa época.

Devemos realmente nos preocupar com o acelerador de partículas?

Peter Macdiarmid / Getty Images

O que aconteceria se você enfiasse seu corpo dentro de um acelerador de partículas?

O cenário parece o início de uma história em quadrinhos ruim da Marvel, mas acaba lançando luz sobre nossas intuições sobre a radiação, a vulnerabilidade do corpo humano e a própria natureza da matéria. Os aceleradores de partículas permitem que os físicos estudem as partículas subatômicas, acelerando-as em campos magnéticos poderosos e, em seguida, rastreando as interações que resultam das colisões. Ao mergulhar nos mistérios do Universo, os colonizadores entraram no Zeitgeist e exploraram as maravilhas e medos de nossa época.

Já em 2008, o Large Hadron Collider (LHC), operado pela Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN), foi encarregado de criar buracos negros microscópicos que permitiria aos físicos detectar dimensões extras. Para muitos, isso soa como o enredo de um filme de ficção científica desastroso. Não foi nenhuma surpresa quando duas pessoas entraram com um processo para impedir o funcionamento do LHC, para que não produzisse um buraco negro poderoso o suficiente para destruir o mundo. Mas os físicos argumentaram que a ideia era absurda e o processo foi rejeitado.

Então, em 2012, o LHC detectou o tão procurado bóson de Higgs, uma partícula necessária para explicar como as partículas adquirem massa. Com essa grande conquista, o LHC ingressou na cultura popular; foi apresentado na capa do álbum de Super Collider (2013) da banda de heavy metal Megadeth, e foi um ponto de virada na série de televisão norte-americana O Flash (2014-).

No entanto, apesar de suas realizações e glamour, o mundo da física de partículas é tão abstrato que poucos entendem suas implicações, significado ou uso. Ao contrário de uma sonda da NASA enviada a Marte, a pesquisa do CERN não produz imagens impressionantes e tangíveis. Em vez disso, o estudo da física de partículas é melhor descrito por equações do quadro-negro e linhas onduladas chamadas diagramas de Feynman. Aage Bohr, o ganhador do Nobel cujo pai Niels inventou o modelo Bohr do átomo, e seu colega Ole Ulfbeck chegaram ao ponto de negar a existência física de partículas subatômicas como algo mais do que modelos matemáticos.

O que nos leva de volta à nossa pergunta original: o que acontece quando um feixe de partículas subatômicas viajando quase à velocidade da luz encontra a carne do corpo humano? Talvez porque os domínios da física e da biologia de partículas estejam conceitualmente tão distantes, não são apenas os leigos que carecem de intuição para responder a essa pergunta, mas também alguns físicos profissionais. Em um Entrevista no YouTube 2010 com membros do corpo docente de física e astronomia da Universidade de Nottingham, vários especialistas acadêmicos admitiram que não faziam ideia do que aconteceria se alguém enfiasse a mão dentro do feixe de prótons no LHC. O professor Michael Merrifield colocou de forma sucinta: 'Essa é uma boa pergunta . Não sei é a resposta. Provavelmente será muito ruim para você. O professor Laurence Eaves também foi cauteloso ao tirar conclusões. 'Pelas escalas de energia que notamos, não seria tão perceptível', disse ele, provavelmente com um pouco de eufemismo britânico. 'Eu colocaria minha mão na trave? Não tenho certeza sobre isso.'

Esses experimentos mentais podem ser ferramentas úteis para explorar situações que não podem ser estudadas em laboratório. Ocasionalmente, no entanto, acidentes infelizes geram estudos de caso: oportunidades para os pesquisadores estudarem cenários que não podem ser induzidos experimentalmente por razões éticas. Os estudos de caso têm um tamanho de amostra de um e nenhum grupo de controle. Mas, como o neurocientista V S Ramachandran apontou em Fantasmas no cérebro (1998), basta um porco falante para provar que os porcos falam. Em 13 de setembro de 1848, por exemplo, uma barra de ferro perfurou a cabeça do ferroviário norte-americano Phineas Gage e mudou profundamente sua personalidade, oferecendo evidências precoces de uma base biológica para a personalidade.

E em 13 de julho de 1978, um cientista soviético chamado Anatoli Bugorski enfiou a cabeça em um acelerador de partículas. Naquele dia fatídico, Bugorski estava verificando o equipamento com defeito no síncrotron U-70 - o maior acelerador de partículas da União Soviética - quando um mecanismo de segurança falhou e um feixe de prótons viajando quase à velocidade da luz passou direto por sua cabeça, Phineas Estilo Gage. É possível que, naquele ponto da história, nenhum outro ser humano jamais tivesse experimentado um feixe de radiação focalizado em uma energia tão alta. Embora a terapia de prótons - um tratamento contra o câncer que usa feixes de prótons para destruir tumores - tenha sido iniciada antes do acidente de Bugorski, a energia desses feixes geralmente não é superior a 250 milhões de elétron-volts (uma unidade de energia usada para pequenas partículas). Bugorski pode ter experimentado a fúria total de um raio com mais de 300 vezes essa quantidade de energia, 76 bilhão elétron volts.

A radiação de prótons é uma besta rara. Prótons do vento solar e dos raios cósmicos são interrompidos pela atmosfera da Terra, e a radiação de prótons é tão rara em decadência radioativa que não foi observada até 1970. Ameaças mais familiares, como fótons ultravioleta e partículas alfa, não penetram no corpo além da pele a menos que uma fonte radioativa seja ingerida. O dissidente russo Alexander Litvinenko, por exemplo, foi morto por partículas alfa que não penetram no papel quando ele, sem saber, ingeriu polônio-210 radioativo entregue por um assassino. Mas quando os astronautas da Apollo protegidos por trajes espaciais foram expostos a raios cósmicos contendo prótons e formas ainda mais exóticas de radiação, eles relatado flashes de luz visual, um prenúncio do que daria as boas-vindas a Bugorski no dia fatídico de seu acidente. De acordo com uma entrevista em Com fio revista em 1997, Bugorski viu imediatamente um intenso flash de luz, mas não sentiu dor. O jovem cientista foi levado a uma clínica em Moscou com metade do rosto inchado, e os médicos esperavam o pior.

Partículas de radiação ionizante, como prótons, causam estragos no corpo, quebrando ligações químicas no DNA. Esse ataque à programação genética de uma célula pode matar a célula, impedi-la de se dividir ou induzir uma mutação cancerosa. As células que se dividem rapidamente, como as células-tronco da medula óssea, são as que mais sofrem. Como as células sanguíneas são produzidas na medula óssea, por exemplo, muitos casos de envenenamento por radiação resultam em infecção e anemia por perdas de glóbulos brancos e vermelhos, respectivamente. Mas, exclusivo do caso de Bugorski, a radiação foi concentrada ao longo de um feixe estreito através da cabeça, em vez de ser amplamente distribuída a partir da precipitação nuclear, como foi o caso de muitas vítimas do desastre de Chernobyl ou do bombardeio de Hiroshima. Para Bugorski, tecidos particularmente vulneráveis, como a medula óssea e o trato gastrointestinal, podem ter sido amplamente poupados. Mas onde o feixe atravessou a cabeça de Bugorski, ele depositou uma quantidade obscena de energia de radiação, centenas de vezes maior do que uma dose letal de acordo com algumas estimativas.

E, no entanto, Bugorski ainda está vivo hoje. Metade de seu rosto está paralisado, dando a um hemisfério de sua cabeça uma aparência estranhamente jovem. Ele é surdo de um ouvido. Ele sofreu pelo menos seis ataques tônico-clônicos generalizados. Normalmente conhecido como grande mal convulsões, estas são as crises mais frequentemente retratadas no cinema e na televisão, envolvendo convulsões e perda de consciência. A epilepsia de Bugorski é provavelmente o resultado de uma cicatriz no tecido cerebral deixada pelo feixe de prótons. Também o deixou com pequeno mal ou crises de ausência, crises de olhar fixo muito menos dramáticas durante as quais a consciência é brevemente interrompida. Não há relatos de que Bugorski já tenha sido diagnosticado com câncer, embora isso seja frequentemente uma consequência de longo prazo da exposição à radiação.

Apesar de ter nada menos do que um feixe de acelerador de partículas passando por seu cérebro, o intelecto de Bugorski permaneceu intacto, e ele completou com sucesso seu doutorado após o acidente. Bugorski sobreviveu ao acidente. E por mais assustador e impressionante que seja o interior de um acelerador de partículas, a humanidade sobreviveu até agora à era nuclear.