В эпоху Средневековья алхимики тщетно стремились к трансмутации свинца в золото. Сегодня ученые из CERN продемонстрировали возможность осуществления подобной трансформации, хотя и принципиально иным способом, чем представляли себе древние мыслители.
В период работы Большого адронного коллайдера (БАК) во второй раз, с 2015 по 2018 год, при столкновении ядер свинца было сформировано приблизительно 86 миллиардов ядер золота. Однако их совокупная масса составляла лишь триллионные доли грамма, и эти образования просуществовали крайне недолго – доли секунды.
Именно детектор ALICE (A Large Ion Collider Experiment) позволил выявить этот процесс, зафиксировав количество протонов и нейтронов, вовлеченных в реакции.
«Экспериментальное подтверждение формирования золота в Большом адронном коллайдере стало возможным благодаря уникальным возможностям установки ALICE », — пояснила Ульяна Дмитриева, физик, работающая в рамках коллаборации ALICE.
Превращение свинца в золото – это не магия, а процесс, основанный на принципах ядерной физики. Золото (состоящее из 79 протонов) и свинец (имеющий 82 протона) расположены близко друг к другу в периодической таблице. Удаление нескольких протонов и нейтронов из ядра свинца позволяет получить золото.
Для осуществления этого процесса требуется значительное количество энергии. В БАК ядра свинца разгоняются до 99,999993% от скорости света. На таких скоростях искажаются их электромагнитные поля, и при сближении двух ядер генерируются фотоны, способные «выбивать» нуклоны.
Помимо золота, таким образом формируются ядра таллия (состоящего из 81 протона) и ртути (с 80 протонами). При этом количество образующегося золота оказывается наименьшим — до 89 000 ядер в секунду.
Данный метод неприменим для промышленного извлечения ценного металла, поскольку для его реализации требуется избыточное количество энергии, а золото подвергается немедленному распаду.
«Детекторы, разработанные нами, способны регистрировать как столкновения, приводящие к образованию огромного количества частиц, так и нечастые электромагнитные процессы, связанные с изменением ядер », — добавил Марко ван Лёвен, представляющий коллаборацию ALICE.
Исследование опубликовано в журнале .