حادثه واقعی: وقتی سر یک دانشمند در مسیر شتاب‌دهنده ذرات قرار گرفت، چه پیش آمد؟

دانستن سرگذشت آدم‌هایی که از مرزهای غیرممکن عبور کرده‌اند، همواره برای ما جذاب و البته کمی ترسناک بوده است. آشنایی با داستان آناتولی بوگورسکی (Anatoly Bugorski) در واقع یک سفر علمی و مفرح به اعماق فیزیک ذرات است که می‌تواند به عنوان یکی از عجیب‌ترین پرونده‌های پزشکی تاریخ، هم دانش‌افزا باشد و هم ضروری برای درک خطرات تکنولوژی‌های پیشرفته. در این مطلب برآنیم که ببینیم برخورد مستقیم یک باریکه پروتونی با مغز انسان چه پیامدهایی دارد و با هم بررسی کنیم که چگونه یک شتاب‌دهنده ذرات (Particle Accelerator) می‌تواند همزمان هم ویرانگر باشد و هم به شکلی کنایه‎‌آمیز، زمان را روی صورت یک نفر متوقف کند. آیا واقعا ممکن است کسی از دوزی از تشعشع که هزاران برابر حد مرگبار است جان سالم به در ببرد؟ چرا می‌گویند این حادثه یکی از بزرگترین شگفتی‌های تاریخ فیزیک هسته‌ای است و آیا درست است که او بعد از این حادثه باهوش‌تر شد؟

آناتولی بوگورسکی؛ مردی که فیزیک را با گوشت و پوست لمس کرد

آناتولی پتروویچ بوگورسکی (Anatoli Petrovich Bugorski) دانشمندی بود که در دوران اوج جنگ سرد در خط مقدم علم شوروی کار می‌کرد. او در پژوهشگاه فیزیک انرژی‌های بالا در پروتیوینو (Protvino) مشغول به کار بود، جایی که یکی از بزرگترین شتاب‌دهنده‌های آن زمان یعنی سینکروترون U-70 قرار داشت. بوگورسکی نه فقط یک تکنسین، بلکه پژوهشگری بود که درک عمیقی از مکانیک ذرات داشت و به خوبی با خطرات محیط کارش آشنا بود. با این حال، سرنوشت برای او خوابی دیده بود که هیچ پروتکل ایمنی نمی‌توانست پیش‌بینی‌اش کند. او حالا به عنوان تنها انسانی شناخته می‌شود که سرش را در یک شتاب‌دهنده ذرات روشن قرار داده است.

روایت حادثه؛ لحظه‌ای که سینکروترون U-70 خطا کرد

در سیزدهم جولای سال 1978، بوگورسکی متوجه شد که یکی از تجهیزات جانبی شتاب‌دهنده به درستی کار نمی‌کند و نیاز به بررسی فیزیکی دارد. او برای بازرسی قطعه خم شد، در حالی که مکانیزم‌های ایمنی به دلیل نقصی که از قبل وجود داشت، باریکه پروتون را متوقف نکرده بودند. ناگهان سر او در مسیر مستقیم جریانی از پروتون‌ها قرار گرفت که با سرعتی نزدیک به سرعت نور در حال حرکت بودند. او در آن لحظه دردی حس نکرد، اما توصیف عجیبی از آن ثانیه دارد. او نوری را دید که به گفته خودش از درخشش هزار خورشید هم فراتر می‌رفت و مستقیما از میان چشمان و مغزش عبور کرد.

آناتولی در برابر پرتوهای مرگبار؛ چرا بوگورسکی زنده ماند؟

دوزی از اشعه که بوگورسکی دریافت کرد چیزی حدود 2000 تا 3000 گری (Gray) برآورد شده است، در حالی که جذب تنها 5 گری اشعه معمولا برای کشتن یک انسان در عرض دو هفته کافی است. نکته کلیدی در زنده ماندن او، تمرکز شدید باریکه پروتونی بود که مثل یک جراحی دقیق عمل کرد. پرتو از یک نقطه بسیار کوچک وارد و از نقطه دیگری خارج شد، یعنی تمام بدن او تحت تابش قرار نگرفت. این تمرکز انرژی باعث شد که ارگان‌های حیاتی دیگرش سالم بمانند و فقط مسیر عبور پرتو آسیب ببیند. پزشکان در ابتدا گمان می‌کردند او در عرض چند روز می‌میرد و حتی او را برای مطالعه در بخش مراقبت‌های ویژه ایزوله کردند، اما او به طرز معجزه‌آسایی زنده ماند.

تجزیه و تحلیل فنی؛ باریکه پروتون با بافت مغز چه می‌کند؟

پروتون‌ها برخلاف اشعه ایکس یا گاما، جرم دارند و وقتی با انرژی بالا حرکت می‌کنند، در عمق مشخصی از بافت، بیشترین انرژی خود را آزاد می‌کنند که به آن قله براگ (Bragg peak) می‌گویند. در مورد بوگورسکی، این باریکه از پشت سر وارد شد، از میان بافت مغز گذشت و از کنار بینی خارج شد. این مسیر باعث شد بخشی از سلول‌های عصبی و استخوان جمجمه به معنای واقعی کلمه بسوزند. امروزه از همین خاصیت پروتون‌ها در پروتون‌درمانی (Proton Therapy) برای نابود کردن تومورهای سرطانی عمیق بدون آسیب به بافت‌های اطراف استفاده می‌شود. تفاوت در این بود که دوز دریافتی بوگورسکی هزاران برابر دوزهای درمانی بود و هیچ کنترلی روی نقطه تمرکز آن وجود نداشت.

آثار جانبی و فلج صورت؛ وقتی یک سمت چهره فریز می‌شود

عجیب‌ترین و ماندگارترین اثر فیزیکی این حادثه روی صورت بوگورسکی پدیدار شد که او را به یک سوژه مطالعاتی ابدی تبدیل کرد. پرتو پروتون باعث تخریب کامل اعصاب صورت در سمت چپ شد که منجر به فلج دائمی این بخش از چهره او گشت. با گذشت دهه‌ها، در حالی که سمت راست صورت او به طور طبیعی پیر شده و چروکیده شده است، سمت چپ صورتش همچنان صاف و بدون چروک باقی مانده است. این پدیده شبیه به یک اثر جانبی وحشتناک از بوتاکس (Botox) است که زمان را در نیمی از صورت او منجمد کرده است. او همچنین شنوایی گوش چپ خود را به طور کامل از دست داد و از آن زمان تنها صدای یک سوت ممتد را در آن گوش می‌شنود.

تشنج‌های پیچیده و چالش‌های عصبی پس از برخورد

آسیب به بافت مغز بدون پیامد نبود و بوگورسکی سال‌ها با انواع تشنج‌ها دست و پنجه نرم کرد. او دچار تشنج‌های غایب (Absence seizure) می‌شد که در آن فرد برای لحظاتی هوشیاری خود را از دست می‌دهد بدون اینکه لرزش فیزیکی داشته باشد. علاوه بر این، تشنج‌های بزرگتر یا تونیک کلونیک (Tonic-clonic seizure) نیز به سراغ او می‌آمدند که با بیهوشی و حرکات شدید بدن همراه بود. با این حال، توانایی‌های شناختی او به طرز حیرت‌آوری دست‌نخورده باقی ماند و او توانست به کار علمی خود ادامه دهد. این موضوع نشان‌دهنده پلاستیسیته یا انعطاف‌پذیری مغز انسان است که توانسته عملکردهای حیاتی را با وجود حفره‌ای در مسیر عصبی حفظ کند.

ارتباط با ادبیات علمی تخیلی؛ از شش چوب کبریت تا واقعیت

داستان بوگورسکی ناخودآگاه ذهن را به سمت داستان‌های علمی تخیلی کلاسیک شوروی می‌برد، به خصوص داستان معروف «شش چوب کبریت» نوشته برادران استروگاتسکی (Strugatsky brothers). در آن داستان، دانشمندی برای افزایش توان مغزی خود از ذرات بنیادی استفاده می‌کند و در نهایت با پیامدهای مرگباری روبرو می‌شود. بوگورسکی به نوعی تجسم واقعی این تخیلات بود، با این تفاوت که او به دنبال قدرت‌های فرابشری نبود و فقط قربانی یک نقص فنی شد. پیوند میان واقعیت خشک فیزیک هسته‌ای و تخیلات ادبی در زندگی او به قدری نزدیک است که گاهی مرز میان این دو محو می‌شود. داستان شش چوب کبریت همیشه یادآور این است که دستکاری ذرات چقدر می‌تواند خطرناک باشد.

سوءبرداشت‌های علمی و افسانه‌هایی پیرامون هوش بوگورسکی

پس از حادثه، شایعات زیادی در مورد تغییرات هوشی بوگورسکی دهان به دهان می‌چرخید که برخی از آن‌ها هیچ پایه علمی نداشتند. برخی تصور می‌کردند که برخورد پروتون‌ها باعث جهش ژنتیکی یا افزایش فوق‌العاده ضریب هوشی او شده است، در حالی که واقعیت بسیار ساده‌تر بود. او صرفا یک دانشمند بسیار باهوش و سخت‌کوش بود که حتی پس از این حادثه وحشتناک، اراده خود را برای اتمام دکترا (PhD) از دست نداد. خستگی ذهنی زودرس تنها اثر منفی جدی بر عملکرد فکری او بود که با استراحت‌های مداوم آن را مدیریت می‌کرد. هیچ مدرکی دال بر اینکه شتاب‌دهنده ذرات بتواند کسی را به ابرقهرمان تبدیل کند وجود ندارد، مگر در دنیای کمیک‌بوک‌ها.

جایگاه شتاب‌دهنده‌های امروزی و ایمنی در برخورددهنده‌ها

امروز در مراکزی مثل سرن (CERN) و شتاب‌دهنده بزرگ هادرونی (LHC)، سیستم‌های ایمنی به قدری پیشرفته شده‌اند که وقوع حادثه‌ای مشابه بوگورسکی تقریبا غیرممکن است. سنسورهای فوق‌حساس در صورت حضور کوچکترین مانع یا افت فشار در لوله‌ها، باریکه را در کسری از میلی‌ثانیه متوقف کرده و انرژی آن را به بلوک‌های گرافیتی هدایت می‌کنند. دانش ما از فیزیک سلامت (Health Physics) به لطف افرادی مثل او بسیار غنی‌تر شده و می‌دانیم که چگونه پروتون‌ها را مهار کنیم. با این حال، مطالعه پرونده او همچنان برای مهندسان ایمنی هسته‌ای به عنوان یک سناریوی شکست (Failure scenario) حیاتی و آموزنده باقی مانده است. در دنیای فیزیک مدرن، ایمنی دیگر یک آپشن نیست، بلکه بخشی از معماری اولیه دستگاه است.

میراث بوگورسکی؛ درسی برای فیزیک‌پزشکی مدرن

آناتولی بوگورسکی هنوز زنده است و با خانواده‌اش در روسیه زندگی می‌کند و به عنوان نمادی از مقاومت بیولوژیک انسان شناخته می‌شود. او که سال‌ها به دلیل مسائل امنیتی شوروی اجازه خروج از کشور یا صحبت درباره حادثه را نداشت، حالا یک چهره شناخته شده در تاریخ علم است. تجربه او به طور غیرمستقیم به پیشرفت در جراحی‌های رادیویی (Radiosurgery) کمک کرد، جایی که از پرتوهای متمرکز برای درمان ضایعات مغزی استفاده می‌شود. او به ما یاد داد که بدن انسان در برابر تابش‌های یونیزان بسیار آسیب‌پذیر است، اما در عین حال توانایی‌های شگفت‌آوری برای بازسازی و انطباق با شرایط غیرممکن دارد. بوگورسکی فراتر از یک قربانی، یک شاهد زنده از قدرت و خطر همزمان فیزیک هسته‌ای است.

سوالات متداول (Smart FAQ)

دکتر علیرضا مجیدی

پزشک، نویسنده و بنیان‌گذار وبلاگ «یک پزشک»

دکتر علیرضا مجیدی، نویسنده و بنیان‌گذار وبلاگ «یک پزشک».
با بیش از ۲۰ سال نویسندگی «ترکیبی» مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!

دربارهٔ علیرضا مجیدی در یک پزشک

مطالب مرتبط

شتاب‌دهندهٔ ذرات بعدی چه شکلی خواهد بود؟ آیا شتاب‌دهندهٔ آینده، بزرگ‌ترین ماشین علمی تاریخ خواهد بود؟ طرحی که…

داستان واقعی عجیب و غریب: فیزیکدانان یک بار موش خرما را در یک شتاب‌دهنده ذرات قرار دادند. اما…

وقتی یک شتاب‌دهنده ذرات به کشف آثار گمشده ارشمیدس کمک کرد

شتاب دهنده ذرات زیر اتمی چگونه کار می‌کند و چگونه اختراع شد؟

چگونه الینا برگلاند -یک دانشمند فیزیک در شتاب‌دهنده بزرگ ال اچ سی- اپلیکیشنی برای پیشگیری طبیعی از بارداری…

اپل واقعا در مسیر ساختن گوشی‌های تاشونده قرار گرفت: ارسال نمونه‌های اولیه آی‌فون تاشو به فاکسکان