Алхимия 21-го века: ученые превращают свинец в золото на Большом адронном коллайдере

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Journals , подробно описывается, как столкновения ядер свинца с чрезвычайно высокой энергией, которые почти касаются друг друга, не сталкиваясь полностью, генерируют интенсивные электромагнитные поля.

Эти поля способны отрывать протоны от ядер свинца, превращая их в атомы золота, хотя они и чрезвычайно недолговечны. Для того чтобы произошла эта трансмутация, из ядра свинца (в котором 82 протона) необходимо выбросить три протона, чтобы превратить его в золото (в котором 79 протонов).

Эти взаимодействия, называемые электромагнитными диссоциациями, происходят на фоне бури частиц и энергии, которая воспроизводит на субатомном уровне условия, аналогичные условиям ранней Вселенной.

«Впечатляет, что наши детекторы могут изучать как сильные столкновения с участием тысяч частиц, так и редкие процессы, в которых высвобождаются лишь немногие из них», — сказал Марко Ван Леувен, представитель ALICE.

Исследователи использовали специализированные детекторы, называемые нуль-градусными калориметрами (НГК), для измерения взаимодействий, в которых свинец превращается в другие элементы: таллий, ртуть и иногда в золото.

Хотя такие трансмутации происходят крайне редко, данные с БАК показывают, что во время второй фазы его работы (2015–2018 гг.) было получено около 86 миллиардов ядер золота, что эквивалентно всего 29 пикограммам.

С учетом текущей фазы (запуск 3) эта цифра уже удвоилась.

Однако эти количества настолько малы, что невидимы для человеческого глаза и крайне скоротечны: ядра золота распадаются практически сразу после удара о стенки ускорителя.

Помимо алхимического символизма, это открытие имеет и практическое применение.

Это помогает усовершенствовать теоретические модели, предсказывающие, как пучки частиц теряют энергию в ускорителях, что имеет решающее значение для производительности LHC и проектирования будущих коллайдеров.

Другими словами, хотя алхимики мечтали о вечных богатствах, сегодня «современная алхимия» предлагает нам нечто более ценное: глубокий взгляд на тайны материи и самой Вселенной.

источник