В средние века алхимики искали способ обратить свинец в золото. Учёные из CERN подтвердили возможность такого перехода, но механизм отличается от представлений древних.
Второй цикл работы Большого адронного коллайдера (БАК) с 2015 по 2018 год привел к образованию около 86 миллиардов ядер золота в результате столкновений ядер свинца. Общая масса этого золота составила лишь триллионные доли грамма, а сама его продолжительность жизни составляла доли секунды.
В выявлении этого процесса важную роль сыграл детектор ALICE (Эксперимент с большим столкновением ионов), фиксировавший количество протонов и нейтронов, принимающих участие в реакциях.
«Благодаря исключительным характеристикам ALICE у учёных получилось впервые экспериментально доказать образование золота в Большом Адронном Колайдере. — объяснила физик Ульяна Дмитриева из группы ALICE.
Превращение свинца в золото — не магия, а ядерная физика. Золото (79 протонов) и свинец (82 протона) находятся рядом в периодической таблице. Из ядра свинца можно извлечь несколько протонов и нейтронов, чтобы получить золото.
Процесс потребляет огромные энергетические ресурсы. В БАК ядра свинца достигают скорости 99,999993% от скорости света. При таких скоростях электромагнитные поля ядер искажаются, и при их приближении образуются фотоны, способные «выбивать» из ядер нуклоны.
В результате этого процесса образуются также ядра таллия (81 протон) и ртути (80 протонов), причём золото образуется наименьшим количеством — до 89 000 ядер в секунду.
Этот способ нецелесообразен для добычи золота на промышленных масштабах из-за высокой потребности в энергии и моментального разложения золота.
«С помощью детекторов можно регистрировать как столкновения, при которых образуются тысячи частиц, так и редкие электромагнитные явления трансмутации ядер. «,— заявил Марко ван Лёвен, представляющий сотрудничество ALICE. »
Исследование опубликовано в журнале .