Oamenii de știință realizează visul alchimistilor antici folosind cel mai puternic accelerator de particule din lume
Prin paharul cu aspect: Se pare că visul alchimistilor nu a fost greșit – doar prematur. În timp ce aurul creat de cercetătorii CERN nu poate umple bolți, a deblocat informații mai profunde asupra forțelor fundamentale ale universului.
Timp de secole, transformarea plumbului în aur a fost obiectivul final pentru alchimiști, un vis alimentat de densitățile similare ale celor două metale și atitudinea de durată a aurului. În timp ce chimia a dezvăluit în cele din urmă că plumbul și aurul sunt elemente fundamental diferite, ceea ce face o astfel de transformare imposibilă prin mijloace chimice, fizica nucleară modernă și -a dat seama acum de această ambiție antică, dacă numai pentru un moment trecător și în cantități dispărute mici.
Cercetătorii de la Mare Hadron Collider (LHC) au raportat prima detectare experimentală sistematică și măsurare a plumbului transmutând în aur. Rezultatele, publicate de Alice Colaboration în Jurnalele de revizuire fizică, detaliază modul în care fizica cu energie mare a obținut ceea ce a fost odată lucrurile de legendă.
Procesul se bazează pe un fenomen mult mai străin decât alchimia: coliziuni aproape de rate între nucleele de plumb care călătoresc la 99.9999993 la sută viteza luminii. În timp ce coliziunile de cap în LHC creează faimos plasma Quark-Gluon-o supă primordială de particule care existau microsecunde după Big Bang-majoritatea interacțiunilor sunt mai puțin dramatice. Când nucleele evită în mod îngust să se ciocnească, câmpurile lor electromagnetice intense interacționează, declanșând transformări nucleare rare.
Cele 82 de protoni ai Leadului generează un câmp electromagnetic puternic, iar la viteze aproape de lumină, acest câmp se comprimă într-un puls de fotoni în formă de clătite. Acești fotoni pot lovi nucleele din apropiere, provocând „disocierea electromagnetică” – un proces care ejectează protoni și neutroni.
Pentru a forja aurul, trei protoni trebuie să fie eliminați dintr -un nucleu de plumb. Echipa Alice a folosit detectoare specializate numite calorimetre de grad zero pentru a urmări aceste evenimente, distingând între rezultate: zero protoni pierduți (plumb), unul (taliu), doi (mercur), sau trei (aur), fiecare însoțit de cel puțin un neutron.
Rezultatele sunt uimitoare în precizie, dar umilă la scară. Pe parcursul LHC’s Run 2 (2015 – 2018), au fost produse aproximativ 86 de miliarde de nuclee de aur – o masă totală de 29 de picograme sau 0,000000000029 grame.
Upgrade -urile din Run 3 au dublat aproape această ieșire, cu toate acestea, cantitatea rămâne trilioane de ori mai mici decât este necesar pentru un singur inel.
„Este impresionant să vedem că detectorii noștri pot face față coliziunilor din cap care produce mii de particule, fiind, de asemenea, sensibile la coliziuni în care sunt produse doar câteva particule la un moment dat, permițând studiul proceselor de transmutație nucleară electromagnetică”, spune Marco Van Leeuwen, purtător de cuvânt al Alice.
Aurul creat nu este metal obișnuit. Aceste nuclee cu energie ultra-înaltă supraviețuiesc pentru simple microsecunde înainte de a lovi infrastructura LHC și a se dezintegra în protoni, neutroni și alte particule.
În timp ce realizarea îndeplinește o fantezie antică, adevărata sa valoare constă în avansarea fizicii nucleare. Rezultatele rafină modelele de disociere electromagnetică, care sunt esențiale pentru gestionarea fasciculelor de particule. Disocierea electromagnetică este utilizată pentru a înțelege și a prezice pierderile de fascicul care reprezintă o limită majoră a performanței LHC și a viitorilor collari, explică John Jowett al colaborării Alice.
