Най-великият момент на алхимията: Най-големият ускорител превръща оловото в злато

Екипът идентифицира създаването на златни ядра чрез щателен анализ на страничните продукти от взаимодействието

Ваня Милева Последна промяна на 12 май 2025 в 00:00 5001 0

Експериментът използва възможностите на Големия адронен колайдер (LHC) да ускорява оловни ядра почти до скоростта на светлината.

Кредит CERN
Експериментът използва възможностите на Големия адронен колайдер (LHC) да ускорява оловни ядра почти до скоростта на светлината.

Физиците от Големия адронен колайдер (LHC) на ЦЕРН разкриват за първи път прякото измерване на превръщането на оловото в злато по време на сблъсъци на частици с висока енергия.

Това забележително изследване, макар и в мимолетен, субатомен мащаб, бележи съвременното изпълнение на стремежа на древните алхимици към т. нар. хризопоея - превръщането на олово в злато в класическата алхимия.

И макар да не е точно от олово, а от други неблагородни елементи, синтезирането на злато в ускорители на частици или ядрени реактори се прави от средата на миналия век. 

Златото е синтезирано от живак чрез неутронно бомбардиране през 1941 г., но получените изотопи на златото са били радиоактивни. През 1980 г. Глен Сиборг трансмутира няколко хиляди атома бисмут в злато в лабораторията "Лорънс Бъркли". Неговата експериментална техника успява да отстрани протони и неутрони от атомите на бисмута. 

Трябва да се отбележи обаче, че производствените разходи се оценяват на трилион пъти по-високи от пазарната цена на златото. 

Сега, през 2025 г. учените от ЦЕРН , участващи в експеримента ALICE, обявиха, че през предходното десетилетие са използвали Големия адронен колайдер, за да индуцират фотонни емисии при умишлени сблъсъци на ядра на олово-208, превръщайки ги в ядра на злато-203. Общо около 270 милиарда златни ядра са създадени в рамките на три експериментални пакета, което е минимално количество.

"Благодарение на уникалните възможности на калориметъра с нулева степен ZDC (Zero Degree Calorimeters) към детектора ALICE, настоящият анализ е първият, който систематично открива и анализира експериментално признака на производството на злато в LHC", коментира Уляна Дмитриева (Uliana Dmitrieva) от колаборацията ALICE.

Прецизно количествено определяне на процеса

Използвайки мощта на LHC, учените наблюдават тази трансформация и точно определят процеса, протичащ в екстремната среда на сблъскващите се оловни йони.

Иновативният подход на колаборацията ALICE се фокусира върху "близките до разминаване" (near-miss) сблъсъци на оловни ядра, движещи се почти със скоростта на светлината.

"Изключително високоенергийните сблъсъци между оловни ядра в LHC могат да създадат кварк-глуонна плазма - горещо и плътно състояние на материята, за което се смята, че е изпълнило Вселената около една милионна част от секундата след Големия взрив, давайки началото на материята, която познаваме сега", се отбелязва в съобщението за пресата.

Изключително интензивните електромагнитни полета, генерирани по време на тези близки срещи, отприщват поток от виртуални фотони.

Тези фотони могат да взаимодействат с преминаващите оловни ядра, като ги карат да изхвърлят протони. Когато едно оловно ядро (82 протона) изгуби три протона, то се превръща в злато (79 протона).

"Впечатляващо е, че нашите детектори могат да се справят с челни сблъсъци, при които се образуват хиляди частици, като същевременно са чувствителни и към сблъсъци, при които се образуват само няколко частици едновременно, което дава възможност за изучаване на редки електромагнитни процеси на "ядрена трансмутация"", твърди д-р Марко Ван Льовен (Marco Van Leeuwen), говорител на ALICE.

Отличителни признаци на златните ядра

Чрез щателен анализ на страничните продукти от тези взаимодействия с помощта на калориметрите ALICE с нулева степен (ZDC) екипът успя да идентифицира отчетливите признаци на създаваните златни ядра.

Техният анализ показва, че понастоящем LHC произвежда злато с пикова скорост от приблизително 89 000 ядра в секунда по време на сблъсъци на олово и олово в точката на взаимодействие на ALICE.

Въпреки това златото, създадено в този процес, е нетрайно. Високоенергийните златни ядра съществуват само за малка част от секундата, преди да се сблъскат с инфраструктурата на LHC и да се разпаднат.

"Анализът на ALICE показва, че по време на втората фаза на експлоатация на LHC (2015-2018 г.) в четирите основни експеримента са създадени около 86 милиарда златни ядра. По отношение на масата това съответства на едва 29 пикограма (2,9 ×10-11 гр)", се подчертава в прессъобщението.

Бъдещи перспективи

Освен историческия резонанс на постигането на форма на алхимия, това изследване предлага и ценни идеи за работата на ускорителите на частици.

"Резултатите също така проверяват и подобряват теоретичните модели на електромагнитната дисоциация, които, освен за присъщия им интерес към физиката, се използват за разбиране и прогнозиране на загубите на снопове, които са основен ограничител за работата на LHC и бъдещите колайдери", заключава Джон Джоует (John Jowett) от колаборацията ALICE.

Макар че LHC няма да замени златните мини в скоро време, този новаторски експеримент може да осъществи една вековна мечта чрез авангардна наука в бъдеще.

Източник: World’s largest atom smasher turns lead into gold; alchemy’s greatest moment is here, 

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !