¿Qué pasaría con una persona si solo un átomo de plomo se disparara a través de su cabeza?

Esta es una de esas preguntas que son “difíciles de responder” porque no hay suficiente información en la pregunta y no hay suficiente información sobre cómo podemos lograr la premisa de la pregunta.

  • Podemos acelerar los protones libres, que podemos considerar que están “lo suficientemente cerca” en términos de la masa a la masa de un átomo de hidrógeno, para que puedan “penetrar” en una hoja de papel, sin afectar significativamente a ese papel.
  • O podemos acelerarlos para que penetren en lo que queramos, pero luego debemos considerar la posibilidad de que para poder penetrarlo, tenga que ser afectado de alguna manera.

Hay tres cosas que pueden suceder cuando un solo átomo trata de “penetrar” algo.

  • Se rebota.
  • Se absorbe.
  • Pasa por

Ya entendemos cómo un solo átomo puede rebotar, porque entendemos cómo una gran colección de átomos puede rebotar.

Ya tenemos una buena idea de cómo un “alfiler de plomo” puede penetrar y luego permanecer en un cuerpo humano.

Pero el problema aquí es que para “insertar el pasador” en usted mismo, debe presionar el asa. Puede presionar “lentamente” para que si el pasador es lo suficientemente delgado y si tiene el cuidado suficiente, es posible que ni siquiera lo sienta, a pesar de que ciertamente está “haciendo algo de daño”.

Por lo tanto, no estamos realmente preocupados por el “tamaño del orificio” que crea el “pin” con un diámetro de un átomo de plomo, o incluso la cantidad de celdas individuales dañadas en el proceso de sacar ese “pin” El otro lado, que puede ser muy poco en número.

Cuando presionas lo más lentamente posible, estás “transfiriendo la menor cantidad de energía posible” del movimiento de tu mano a la “deformación” de las células de tu cuerpo, para ser bastante franco al respecto.

Un proceso equivalente sería algo como considerar su cuerpo como un tren muy pesado, en una vía sin fricción, ya sea “rodando” o “estático”, y lo que está haciendo es “empujar muy lentamente” en el tren para que comience emocionante.

Pero ahora, en lugar de “empujar”, lo que realmente está haciendo es simplemente “hacer tapping” en la parte trasera del tren, lo suficiente para “transferir el impulso” de su mano al tren.

En otras palabras, estás transfiriendo la menor cantidad de energía posible a ese tren.

Entonces, el problema del “mundo real” con su pregunta es como el problema del “mundo real” con mi ejemplo.

Sacar el “un átomo” del otro lado es como decir “hacer que el tren se mueva”.

  • Sabemos que podemos hacer que un tren se mueva, si le agregamos suficiente energía. Si no hay fricción en el tren, se moverá sin importar cuánta energía le pongamos.
  • Sabemos que podemos hacer que un pin de plomo penetre y salga por el otro lado de un cuerpo humano, si le agregamos suficiente energía.
  • Si no hay fricción en ese cuerpo humano, no necesitamos presionar el “pasador” para mantenerlo en movimiento.
  • Pero hay una fricción del cuerpo humano en ese pin imaginario con una circunferencia de un átomo de plomo.
  • Siempre que haya fricción, está poniendo “energía de calor” en el sistema si está “presionando algo”.
  • Esta es la razón por la que los médicos, si están “empujando un pin de plomo”, lo harán tan lentamente como sea posible, y usarán un “pin” lo más agudo posible, para mantener el “daño” y la “energía térmica” absorbida por el cuerpo como Lo más bajo posible.
  • Esta es la razón por la que los soldados, si están “empujando un pasador de plomo”, empujarán lo más rápido posible, y usarán un “pasador” tan contundente como también lo más aerodinámico posible. Para asegurarse de que el pasador NO se “vaya” y no se absorba ningún daño o energía térmica .

Choque hidrostático (armas de fuego) – Wikipedia

Así que la pregunta debe ser cómo puedes “seguir presionando” ese único átomo de plomo para que salga del otro lado.

Sin “dañar” a la víctima demasiado.

Déjame divagar por un momento.

Si la pregunta era “qué pasaría” si me disparara un rayo láser muy delgado, con suficiente potencia para penetrar y salir por el otro lado, si el rayo era “lo suficientemente delgado”; en otras palabras, no más que unos pocos longitudes de onda anchas

No sentiría nada, y no notaría nada, aparte de una marca inexplicable en el “punto de salida”.

Pero eso se debe a que solo estaría “vaporizando” los (relativamente pocos) átomos en mi cuerpo que se encuentran en el camino de ese rayo.

Es por eso que podemos usar láseres en cirugía. Alta energía suficiente para penetrar hasta donde queremos llegar, sin dañar demasiado en el proceso.

Pero para lograr que el único átomo de plomo pase, tendríamos que asegurarnos de que ningún átomo se ponga “en su forma” lo suficiente como para detenerlo.

Y desde el momento en que penetra en mi piel, ese átomo se “desacelerará”.

  • A diferencia de los fotones en un láser quirúrgico, que simplemente “quema un agujero” si se deja en el tiempo suficiente.

Y desde el momento en que penetra en mi piel, ese átomo se “desacelerará” y, al transferir energía térmica a mi cuerpo, dañará más que los otros átomos (y, por lo tanto, las moléculas y las células) en su camino.

  • A diferencia de los fotones en un láser quirúrgico.

Cuando era estudiante universitario, la tecnología láser estaba en su infancia.

  • Mis amigos y yo hablamos a menudo sobre “desarrollos futuros” en los que podríamos usar láseres.
  • Cosas como las comunicaciones de fibra óptica, el almacenamiento de datos “laserdisc”, los circuitos lógicos basados ​​en optoelectrónica, los paneles de visualización, etc.
  • Lo que todos son utilizados para hoy.

Ya sabíamos que los láseres podían usarse “en procedimientos quirúrgicos”, sabiendo que eran “peligrosos” para nosotros si no los usábamos correctamente.

Algunos de ellos incluso desarrollaron esas ideas.

Incluso algunos de nosotros estábamos mirando el uso de láseres de alta energía en la guerra, o en la fusión de hidrógeno, o en cualquiera de las otras formas interesantes en las que ya utilizamos los láseres de alta energía en la actualidad.

Sí, pensé en ellos mucho antes de que la mayoría de ustedes naciera o la mayoría de ustedes sabía que podían existir.

Pero ninguno de nosotros pensó seriamente que los láseres podían usarse como “pistolas” o “ametralladoras”, tal como estaban representados en la “ciencia ficción” como Star Wars .

Entendimos la física.

Entonces, la razón por la que respondí a tu pregunta es porque cuando era estudiante universitario, hice los cálculos y vi por mí mismo que las “armas de la Guerra de las Galaxias”, si existieran, TODOS serían “aceleradores de partículas”.

  • Dispárame en la cabeza con un átomo de cualquier cosa, no tiene que tener más que la masa de un solo protón.

Y si PUEDE salir por el otro lado, vaporizas mi cabeza. No solo haga un agujero del “ancho” de un protón, suponiendo que exista algo así como el “ancho” de un protón.

  • Dispárame en la cabeza con un láser de alta energía de hoy, que puede salir por el otro lado, e incluso podría vivir.

Editar:

Después de subir mi respuesta, miré las otras respuestas.

¡Átomo!

No protones!

La pregunta IMPLICA que el ATOM se sale por el otro lado.

En otras palabras, demasiadas respuestas de las personas que hacen este tipo de cosas para ganarse la vida, y ASUMEN protones, porque esa es la única partícula de “gran masa” con la que están familiarizadas y que penetran CON.

Y no hay suficientes respuestas de alguien que “jugó con los láseres de alta energía”, conocía la física, pero no asumió lo que yo asumí hasta cierto punto al responder la pregunta.

Nada en realidad. Los átomos son pequeños. Si el átomo tuviera la velocidad suficiente para abrirse paso, dejaría algún tipo de rastro de ionización y crearía daño en muchas células a medida que avanzaba, pero el cerebro tiene muchas células y puede reparar insultos menores o solucionar el problema. ellos. Estamos expuestos a la radiación todo el tiempo y un átomo más o menos no es tan importante.

Las personas que mueren por envenenamiento con polonio están expuestas a quizás un microgramo, o 1E (-8) kg, del material. Su único átomo de plomo mide aproximadamente 3.2E (-25) kg, por lo que toma aproximadamente 3E (17) átomos de plomo para formar la misma cantidad. Todo el polonio se descompone en unos pocos meses, por lo que el cuerpo recibe disparos con un poco menos de mil millones de millones de átomos de plomo, o sus productos de desintegración. Así que yo diría que este átomo no va a hacer ningún daño médicamente significativo. Sería difícil encontrar un rastro de lo que sucedió.

Nada.

Requiere que un protón tenga aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz para atravesar tu cabeza. En esa energía, un núcleo de plomo simplemente se fragmentará en neutrones y protones individuales. Entonces es por eso que estoy hablando de protones en lugar de átomos de plomo.

Hay muchas de esas partículas que pasan por tu cabeza cada segundo. Se les llama rayos cósmicos.

Puedes demostrarlo tú mismo construyendo una cámara de nubes. Cómo construir tu propio detector de partículas.

Es probable que un solo átomo atraviese sin tocar ninguna otra materia. El espacio entre las nubes de electrones en las moléculas es muy grande. La única razón por la que los objetos no pasan uno a través del otro (ya que todas las cosas se componen de un espacio en su mayoría vacío), es VSEPR, o la repulsión de par de electrones de Valence Shell. La carga negativa de la capa exterior de los electrones de un átomo o molécula, empuja contra otros átomos y moléculas.

Probablemente nada, una sola pieza de plomo es pequeña y liviana. Básicamente, a baja velocidad, el objetivo no sentiría nada, a alta velocidad tampoco sentiría nada. El átomo pasaría directamente (si pudiera perforar la piel). El átomo probablemente solo dispararía a través de los nervios sin molestarlos. Como nervio tiene millones de átomos propios. Un agujero del ancho de un átomo no afectaría a los nervios ni a ninguna otra cosa.

Nada significativo. La bala (a menos que viaje a una parte significativa de la velocidad de la luz) no tendría una fuerza notable y se detendría en algún lugar de la cabeza, sin dejar un daño detectable, o atravesaría la cabeza sin dejar un daño detectable. La presencia de plomo tampoco haría nada notable ya que la persona respiró varias magnitudes más de plomo desde el aire.

El único impacto al hacerlo sería dejar a la persona extremadamente confundida por la razón por la que un arma muy grande apuntaba a su cabeza (los aceleradores de partículas son grandes) antes de ser liberados después de que aparentemente no sucedió nada, o tal vez a través de un sorteo con la suerte del efecto mariposa. cosas. Pero directamente, no pasa nada.

Nadie muere (Nadie extra como resultado del escenario, las personas murieron como de costumbre)

Si pasó todo el camino, o si se detuvo, nada. Un solo átomo es demasiado pequeño para tener un efecto notable.