Main traversée par un proton à c

[shmikkki]

Bonjour à tous,

Je pose ma question dans le forum de physique, mais peut être qu'elle serait aussi bien dans le forum biologie ... je sais pas.
En tout cas ma question concerne le LHC (ou n'importe quel accélérateur de particules).

Lorsque on accélère un proton à la vitesse de la lumière (ou un atome de plomb), que se passe t'il si on "passe" la main au travers du faisceau?
En fait que se passe t'il si un atome lancé à la vitesse de la lumière rencontre notre main?
Il se passe "rien" (genre la particule va "traverser" notre main sans aucun effet) ou il y aura une blessure?

Je sais que cette question peu faire "bête" au premier abord, mais moi ça m'intrigue !

Merci par avance pour les réponses!
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[Deedee81]

Salut,

Je ne sais pas si le faisceau est assez intense pour provoquer une blessure visible (comme une brulure). Mais en tout cas, les dégâts cellulaires et moléculaires doivent être considérables (=> tumeurs et autres problèmes de santé grave). Il peut même y avoir de la radioactivité induite (bien que ça, au moins, ça reste modéré).

[shmikkki]

Salut,

Je ne sais pas si le faisceau est assez intense pour provoquer une blessure visible (comme une brulure). Mais en tout cas, les dégâts cellulaires et moléculaires doivent être considérables (=> tumeurs et autres problèmes de santé grave). Il peut même y avoir de la radioactivité induite (bien que ça, au moins, ça reste modéré).

Salut, Merci pour ta réponse!
J'aurais pensé naïvement que un proton ne ferait que "traverser" la main ... On dit souvent que la matière est constituée en majorité de vide (c'est flagrant lorsque l'on regarde la distance séparant les électrons du noyau atomique). Du coup j'imaginais que la proton ne serait probablement pas arrêté ...

[Amanuensis]

On dit souvent que la matière est constituée en majorité de vide (c'est flagrant lorsque l'on regarde la distance séparant les électrons du noyau atomique).

1) L'électron n'est pas une "petite bille", la distance de séparation ne doit pas être imaginée comme la distance de séparation entre une planète et le Soleil. l'électron est "un peu partout" autour du proton, ce qui signifie qu'il peut interagir avec un élément extérieur à toute distance du noyau.

2) L'électron est chargé : il interagit à distance.

Dans un solide les atomes sont "empilés" au maximum compte tenu de ma répulsion des électrons (en simplifiant). Cela a pour corolaire qu'une charge positive comme un proton va passer assez près d'un atome pour arracher (par attraction électro-magnétique, là encore en simplifiant) un ou plusieurs électrons à l'atome. Cela suffit pour casser des molécules, et enuite entrainer les conséquences biologiques qui sont celles des radiations ionisantes (ionisant = qui peut arracher des électrons à un atome ou une molécule).

[A voir en vidéo sur Futura]

[shmikkki]

Merci pour ta réponse Amanuensis!

1) L'électron n'est pas une "petite bille", la distance de séparation ne doit pas être imaginée comme la distance de séparation entre une planète et le Soleil. l'électron est "un peu partout" autour du proton, ce qui signifie qu'il peut interagir avec un élément extérieur à toute distance du noyau.

Oui, effectivement, je n'avais pas pensé en "mode physique quantique". Merci pour ce rappel!

2) L'électron est chargé : il interagit à distance.

Dans un solide les atomes sont "empilés" au maximum compte tenu de ma répulsion des électrons (en simplifiant). Cela a pour corolaire qu'une charge positive comme un proton va passer assez près d'un atome pour arracher (par attraction électro-magnétique, là encore en simplifiant) un ou plusieurs électrons à l'atome. Cela suffit pour casser des molécules, et enuite entrainer les conséquences biologiques qui sont celles des radiations ionisantes (ionisant = qui peut arracher des électrons à un atome ou une molécule).

D'accord, ça rejoint ce qu'a dit plus haut Deedee81. Effectivement, ça ne présage rien de bon pour la main ...
Mais alors, une autre question me vient: lorsque l'on passe une radio, il se passe quoi exactement? Ce n'est pas des particules qui sont lancées en direction de notre corps? Mais elles ne vont pas à la vitesse de la lumière les particules pour les radios? Si?
Et un scanner? J'avais lu il me semble que c'était de l'antimatière qui était utilisée ... j'espère pas dire de bêtises ...ou c'était peut être pour l'IRM ...

[Amanuensis]

D'accord, ça rejoint ce qu'a dit plus haut Deedee81. Effectivement, ça ne présage rien de bon pour la main ...
Mais alors, une autre question me vient: lorsque l'on passe une radio, il se passe quoi exactement? Ce n'est pas des particules qui sont lancées en direction de notre corps? Mais elles ne vont pas à la vitesse de la lumière les particules pour les radios? Si?

Ce sont des photons X. Ce sont des radiations ionisantes.

Et un scanner? J'avais lu il me semble que c'était de l'antimatière qui était utilisée ...

Pas exactement, mais quoi qu'il en soit il y a encore des radiations ionisantes.

Toutes ces irradiations font quelques dégâts, mais c'est une question de dose. Les cellules peuvent supporter une certaine dose et se réparer.

Mais trop à la fois, ou trop à la longue, et les dégâts s'accumulent et passent un seuil au-delà duquel ça ne marche plus.

C'est pourquoi les professionnels (dont les radiologues) portent des dispositifs totalisant leur irradiation, que le nombre d'examens radiologiques est limité, etc.

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Notons pour la question initiale qu'un proton unique à une vitesse extrêmement proche de la lumière pourrait faire des dégâts considérables sur un être vivant. De tels particules existent (en 1991--et plus d'une dizaine de fois depuis-- les effets d'un rayon cosmique ont été attribués à un proton ayant une énergie de l'ordre de 50 joules, comparable à l'énergie cinétique d'une ball de base-ball à 100 km/h ; il a été arrêté dans l'atmosphère...)

Les dégâts ne viendrait pas seulement du choc initial mais surtout des chocs des débris des chocs des débris, etc. La collision initiale crée une immense gerbe de collision en cascade...

[Hermillon73]

Bonjour,

Pour répondre un peu plus à la curiosité de Smikkki, vous pouvez consulter les articles "protonthérapie", "hadronthérapie" et "pic de Bragg" des pages wikipedia. Vous verrez que votre question est très intéressante, l'utilisation de particule à la place de rayons X pour traiter certains cancers étant à la fois un sujet de recherche et une réalité médicale.

Cordialement.

[Deedee81]

Salut,

Pour les radiographies, au moment de la radiographie le praticien se place généralement derrière un mur portant une protection en plomb (ils disparaissent le temps d'appuyer sur le bouton ). De plus, les appareils modernes sont capables de faire une radiographie avec une dose relativement faible de X par opposition aux appareils d'il y a quelques décennies qui étaient plutôt généreux dans l'arrosage (explication donnée par mon dentiste ).

[shmikkki]

Pour répondre un peu plus à la curiosité de Smikkki, vous pouvez consulter les articles "protonthérapie", "hadronthérapie" et "pic de Bragg" des pages wikipedia. Vous verrez que votre question est très intéressante, l'utilisation de particule à la place de rayons X pour traiter certains cancers étant à la fois un sujet de recherche et une réalité médicale.

Salut,
Merci pour tes liens très intéressants Hermillon!
Effectivement, bombarder une tumeur de protons accélérés préalablement par un "mini accélérateur de particule" (Cyclotron) s’avère être une thérapie en soit!
Le pouvoir de pénétration de la particule dans le tissu organique dépend apparemment du "Pis de Bragg". Je me dis que le pic de Bragg du LHC ne doit pas être petit!
http://fr.wikipedia.org/wiki/Protonth%C3%A9rapie
Mais je me demande si les protons peuvent "traverser" ...
Si je met ma main dans le faisceau du LHC, est-ce-que des protons seront aussi détectés de "l'autre côté de la main"? Est-ce-que de la douleur pourrait être ressenti?

[Hermillon73]

Bonjour,

Je m'aventure hors de mon domaine, mais je suppose:

UN proton du LHC ne ferait sans doute pas grand chose à votre main, et passerait certainement au travers, l'énergie individuelle est de l'ordre du millionième de joule.

Le faisceau du LHC, constitué de paquets successifs (environ 2800 en mode nominal) de 100 milliards de proton, lui, vous ferait mal. L'énergie totale est de 360 MJ! Même si une fraction infime seulement de cette énergie est déposée par ionisation, (et donc sans compter que vous auriez des "chocs" sur les noyaux de vos atomes comme dans une expérience sur cible fixe), le résultat pour votre main: aie, bobo. (Au point de collision, le faisceau a une extension transverse de 16 micromètres...).

Cordialement.

[shmikkki]

Salut,

UN proton du LHC ne ferait sans doute pas grand chose à votre main, et passerait certainement au travers, l'énergie individuelle est de l'ordre du millionième de joule.

Il passera au travers ou pas??
Amanuensis avait l'air de dire l'inverse plus haut ...

(Au point de collision, le faisceau a une extension transverse de 16 micromètres...).

Désolé, je ne comprend pas cette phrase ... Ça veut dire que le faisceau peut aller jusqu'à 16 micromètres? Ou qu'il "irradie" sur 16 micromètres?

[Amanuensis]

Il passera au travers ou pas??
Amanuensis avait l'air de dire l'inverse plus haut ...

Il y a proton énergétique et proton énergétique. Je parlais des cas extraordinaires de "protons" cosmiques d'énergie phénoménale. C'est aussi proche de "aller à c" que l'on connaisse. Mais c'est quarante millions de fois l'énergie d'un proton du LHC!!!

La question initiale est mal posée : aucun proton ne peut aller à "c". J'ai donc pris ce qui s'en approchait, et ce n'est pas un proton de LHC !

[Hermillon73]

Bonjour,
J'allais répondre; mais je vois que je suis devancé.

Amanuensis vous a parlé d'un proton cosmique de 50 Joules: c'est colossale.
Pour un proton unique du LHC, on parle d'un millionnième de joule, il passe au travers (statistiquement...) en déposant un peu d'énergie.

Quand aux dimensions du faisceau, cela veut dire que les 100 milliards de protons d'un paquet sont contenus dans un volume de 16x16 micromètres (perpendiculairement au faisceau) x quelques centimètres (dans l'axe du faisceau): la taille d'un cheveu si vous préférez. Donc, si vous passez TOUT le faisceau (360 MJ!) dans un point sur votre main de cette taille, cela fait mal (un trou, en gros...En tous cas, pour des matériaux plus denses que votre main, genre métaux, c'est cela que l'on obtient! J'ai jamais essayé avec la main!)

Cordialement.