Мрія середньовічних алхіміків стала реальністю завдяки ядерній фізиці, хоча й у зовсім інших масштабах. Під час експерименту ALICE на Великому адронному колайдері (ВАК), де вчені намагалися відтворити умови перших миттєвостей після Великого вибуху, фізики зафіксували процес перетворення свинцю на золото, повідомляє Експерт із посиланням на The Independent.
Наукове підґрунтя: різниця в три протони
Основна відмінність між цими двома металами криється в структурі їхніх атомних ядер. Атом свинцю ($Pb$) має 82 протони, тоді як атом золота ($Au$) — 79. Теоретично, щоб отримати золото зі свинцю, потрібно просто «видалити» з ядра три протони.
Проте на практиці це надзвичайно складно, оскільки ядра тримаються разом завдяки сильній ядерній взаємодії. Щоб подолати цю силу, необхідне електричне поле, яке в мільйони разів потужніше за розряд блискавки.
Як це сталося в колайдері?
Вчені розганяли пучки ядер свинцю майже до швидкості світла. У процесі експерименту відбуваються два типи взаємодії:
- Пряме зіткнення: ядра повністю руйнуються, вивільняючи кварк-глюонну плазму (стан матерії раннього Всесвіту).
- Електромагнітна взаємодія: ядра пролітають на надкоротких відстанях одне від одного. Величезне електричне поле змушує ядро коливатися, внаслідок чого воно «випльовує» протони.
Саме в другому випадку, якщо ядро втрачає рівно три протони, воно стає ядром золота. Також фізики зафіксували утворення таллію (мінус 1 протон) та ртуті (мінус 2 протони).
Результати та «проблеми» золотовидобутку
Хоча вчені навчилися перетворювати елементи, ставати мільйонерами вони не поспішають. Ось кілька причин:
- Мізерна кількість: за весь час було отримано лише близько 29 трильйонних грама золота.
- Швидкість утворення: детектори фіксують близько 89 тисяч ядер золота на секунду, але вони існують лише мікросекунди.
- Технічні перешкоди: нові ядра (золота чи ртуті) мають інший заряд, тому вони сходять зі стабільної траєкторії в трубі колайдера і врізаються в її стінки, пошкоджуючи пучок.
Для фізиків це «виробництво золота» є скоріше технічною проблемою, яка заважає основним дослідженням, проте розуміння цього процесу є критично важливим для проєктування майбутніх прискорювачів частинок.