Експерименти в Големия адронен колайдер превръщат оловото в злато

Колаборацията ALICE е открила метод за превръщането на оловото в злато по време на експерименти в Големия адронен колайдер в ЦЕРН. Резултатите са публикувани в списание Physical Review C.

Превръщането на неблагородното олово в ценно злато е било мечта на средновековните алхимици.

Вековното търсене, известно като хризопея, може да е било вдъхновено от наблюдението, че матово сивото и сравнително често срещано олово има плътност, подобна на златото.

По-късно обаче става ясно, че оловото и златото са различни елементи, които не могат да се трансформират един в друг химически.

С появата на ядрената физика през XX век е открито, че преходът на един тежък елемент в друг е все още възможен. Или по естествен път, чрез радиоактивен разпад, или в лаборатория, под въздействието на неутрони или протони.

Злато е правено и преди, но сега колаборацията ALICE за първи път превърна оловото в злато, използвайки нов механизъм: доближаване на оловните ядра много близо едно до друго в LHC.

Сблъсъците на ядра при ултрависоки енергии могат да създадат кварк-глюонна плазма. Горещо, плътно състояние на материята, за което се смята, че е изпълнило Вселената около една милионна от секундата след Големия взрив, давайки началото на материята, каквато я познаваме.

По-често ядрата просто „прелитат“ едно покрай друго, без да се сблъскват директно, и тогава техните мощни електромагнитни полета могат да генерират фотон-фотонни и фотон-ядрени взаимодействия, отваряйки нови възможности за изследвания.

Електромагнитното поле на оловното ядро ​​е особено силно, защото то съдържа 82 протона, всеки от които носи елементарен заряд.

Огромната скорост на водещите ядра в LHC (99.999993% от скоростта на светлината) „сплесква“ линиите на полето в тънка „палачинка“, перпендикулярна на посоката на движение, създавайки краткотраен импулс от фотони.

Това често предизвиква процес на електромагнитна дисоциация: фотон, взаимодействайки с ядрото, възбужда вибрациите на вътрешната му структура, което води до излъчване на малък брой неутрони и протони. За да се получи злато със 79 протона, три протона трябва да бъдат отстранени от оловното ядро ​​в лъча на LHC.

Златните ядра излитат от зоната на сблъсък с огромна енергия и се разрушават почти мигновено в тръбата или колиматорите на LHC, разпадайки се на отделни протони, неутрони и други частици – благородният метал съществува само за части от секундата.

Анализът на ALICE показва, че по време на втория цикъл на LHC (2015–2018 г.) в рамките на четирите основни експеримента са създадени около 86 милиарда златни ядра. По маса това са само 29 пикограма (2,9⋅10⁻¹¹ g). Реално това е количество, което е все още трилиони пъти по-малко от необходимото за направата дори на мъничко бижу.

Така мечтата на средновековните алхимици технически е осъществена – но надеждите им за богатство са разбити!