В ЦЕРН свинец превратили в золото на доли секунды. С подробностями - CERN; Nature news.
В статье, опубликованной в Physical Review Journals, коллаборация ALICE при Большом адронном коллайдере (Large Hadron Collider, БАК) в ЦЕРН сообщает об измерениях, которые количественно определяют трансмутацию свинца в золото. Превращение неблагородного металла свинца в драгоценный металл золото было мечтой средневековых алхимиков. Они называли этот гипотетический процесс хризопеей. Хотя буквальное превращение недрагоценных металлов в золото и не было достигнуто, поиски хризопеи сыграли значительную роль в развитии современной химии и понимании природных процессов.
С зарождением ядерной физики в ХХ веке было обнаружено, что тяжелые элементы могут преобразовываться в другие либо естественным путем при радиоактивном распаде, либо в лабораторных условиях при бомбардировке их нейтронами или протонами. Хотя золото уже искусственно производилось таким способом, коллаборация ALICE теперь получила количественные показатели трансмутации свинца в золото благодаря новому механизму, сопутствующему столкновению ядер свинца на БАК. Столкновения ядер свинца с чрезвычайно высокой энергией на БАК могут создавать кварк-глюонную плазму, горячее и плотное состояние материи, возникшее примерно через миллионную долю секунды после Большого взрыва и породившее сегодняшнюю материю.
Однако в гораздо более частых взаимодействиях, когда ядра просто пролетаю мимо друг друга, не сталкиваясь, интенсивное электромагнитное поле вокруг иона может создать импульс энергии, который заставляет приближающееся ядро свинца с 82 протонами выбрасывать три протона, превращая его в золото, у атома которого 79 протонов.
Ядра золота выходят из столкновения с очень высокой энергией и попадают в вакуумную трубу БАК с циркулирующими встречными пучками протонов, где они немедленно фрагментируются на отдельные протоны, нейтроны и другие частицы. Золото существует всего лишь крошечную долю секунды. Анализ ALICE, опубликованный в Physical Review Journals, показывает, что во время второго запуска БАК в период с 2015-го по 2018-й в четырех основных экспериментах были созданы около 86 миллиардов ядер золота. С точки зрения массы это соответствует всего 29 пикограммам (2,9×10-11 г).
Золото производится каждый раз, когда пучки ядер свинца сталкиваются на БАК, но ALICE - единственный эксперимент с детектором, настроенным на обнаружение этого процесса. На другом ускорителе ЦЕРН под названием Протонный суперсинхротрон (Super Proton Synchrotron, SPS) наблюдалось превращение свинца в золото с 2002-го по 2004-й, но последние эксперименты проводятся на более высоких энергиях и обеспечивают гораздо более чистые наблюдения.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Обложка: https://www.home.cern
