From particle physics to medicine
大型强子对撞机的科学与医学应用
大型强子对撞机的基本概念
- 大型强子对撞机是现代物理学中最大、最复杂的工具，周长27公里，位于地下100米处，加速并碰撞粒子束，接近光速运行。
- 其目的是研究宇宙的结构及其基本原理，并推动了许多领域的新技术创新。
医学中的物理学应用
- 自1895年威廉·康拉德·伦琴意外发现X射线以来，物理研究推动了医学创新，包括癌症治疗。
- 亨利·贝克勒尔发现铀的自然放射性后，皮埃尔·居里和玛丽·斯克沃多夫斯卡·居里发现了镭和钋等新元素，这些元素迅速用于肿瘤治疗。
反物质与医学成像
- 反物质不仅存在于科幻电影中，还被用于特殊类型的医学成像，如正电子发射断层扫描（PET），帮助医生识别身体代谢活动异常。
- 罗伯特·威尔逊在1946年首次提出使用质子进行癌症放疗，相较于X射线，质子能够更精确地靶向肿瘤。
粒子加速器在医疗中的作用
- 粒子加速器技术支持核医学，通过放射性同位素进行疾病诊断和治疗，目前大部分同位素仍由50年代和60年代建造的研究反应堆生产。
- CERN在1977年首次拍摄到小动物的PET图像，如今PET扫描仪使用基于闪烁晶体的探测器，与粒子物理实验相似。
新技术与人工智能的发展
- 为粒子物理开发的计算和模拟技术已被应用于医学，例如制定放疗计划或模拟复杂生物系统。