У той час як середньовічні алхіміки мріяли про хризопею — перетворення свинцю на золото — фізики CERN уже здійснили цю операцію. Хоча на мить.
Про це інформує Live Science.
Під час другого етапу роботи Великого адронного колайдера (LHC) поблизу Женеви, що тривав з 2015 до 2018 року, вченим вдалося створити близько 86 мільярдів ядер золота. Усе це — в результаті зіткнень ядер свинцю на швидкості 99,999993% від швидкості світла.
Хоча загальна маса отриманого золота була мізерною — близько 29 трильйонних грама — сам факт появи золота внаслідок ядерної трансмутації підтверджений експериментом ALICE (A Large Ion Collider Experiment).
Як це стало можливим?
Золото має 79 протонів у ядрі, свинець — 82. Тобто, достатньо «збити» лише три протони з ядра свинцю (разом із кількома нейтронами), щоб утворити золото. Відокремлення лише одного або двох протонів породжує, відповідно, талій або ртуть.
Для виявлення цих рідкісних процесів дослідники використали надчутливі калориметри нульового кута (Zero Degree Calorimeters, ZDC), які фіксують потоки протонів і нейтронів, що вилітають під час мільярдів зіткнень у колайдері щосекунди.
Під час третього етапу роботи колайдера, завдяки підвищенню енергії зіткнень, швидкість утворення ядер золота зросла майже вдвічі й нині становить приблизно 89 000 ядер золота щосекунди.
Проте вся ця «алхімічна» продукція практично миттєво знищується при контакті з трубою променя колайдера — до того, як золото набуде стійкої форми. Однак навіть цей швидкоплинний момент фіксується детекторами ALICE.
Читайте також: Японці створили дрон, що викликає блискавки
Чому це важливо?
Цей експеримент став першим систематичним спостереженням та аналізом утворення золота в LHC, що не лише підтверджує можливість ядерної трансмутації в лабораторних умовах, а й дозволяє удосконалювати теоретичні моделі електромагнітного розпаду. Останні мають ключове значення для контролю втрат пучка — одного з головних обмежень у роботі колайдера та його майбутніх аналогів.
«Це вражає — бачити, як наші детектори справляються з прямими зіткненнями, що породжують тисячі частинок, і водночас виявляють рідкісні процеси, де утворюється лише кілька частинок», — зазначив Марко ван Левен, речник ALICE.
Отже, сучасна наука реалізувала одну з найсміливіших мрій алхіміків — нехай і на мить, нехай лише у формі ядер, і нехай у масштабах, непомітних без високоточних приладів. Але золото зі свинцю — тепер це не магія, а фізика високих енергій.
Довідка. Що таке CERN
CERN (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire – Європейська рада з ядерних досліджень) – це найбільша у світі лабораторія фізики високих енергій та міжнародний дослідницький центр європейської спільноти. Заснована у 1954 році, організація розташована на кордоні Франції та Швейцарії, поблизу Женеви.
Основна мета CERN – фундаментальні дослідження у галузі фізики елементарних частинок. Вчені та інженери з усього світу використовують унікальні прискорювачі та детектори частинок для вивчення базових складових матерії та сил, що ними керують.
Ключовим інструментом CERN є Великий адронний колайдер (ВАК) – найпотужніший у світі прискорювач частинок. У ньому пучки протонів або важких іонів розганяються майже до швидкості світла та зіштовхуються, імітуючи умови, що існували в перші миті існування Всесвіту після Великого вибуху. Аналіз результатів цих зіткнень дозволяє вченим отримати нові знання про фізику мікросвіту.
Читайте також: Вчені уперше створили аналог “бомби чорної діри”
Серед найвизначніших досягнень CERN – експериментальне підтвердження існування бозона Хіггса у 2012 році, що стало важливим кроком у розумінні Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Крім наукових відкриттів, CERN також відіграв ключову роль у розвитку технологій, зокрема саме тут у 1989 році Тім Бернерс-Лі винайшов Всесвітнє павутиння (World Wide Web).
