Диаграмма, демонстрирующая процесс, в результате которого протоны могут выбиваться, когда высокоскоростные ядра свинца проносятся мимо друг друга. (ЦЕРН)
В Средние века алхимики безуспешно пытались превратить свинец в золото. Теперь ученые из CERN доказали, что это возможно — правда, совсем не так, как представляли себе древние.
Во время второго цикла работы Большого адронного коллайдера (БАК) с 2015 по 2018 год столкновения ядер свинца привели к образованию около 86 миллиардов ядер золота. Правда, их общая масса составила лишь триллионные доли грамма, а сами они существовали доли секунды.
Ключевую роль в обнаружении этого процесса сыграл детектор ALICE (A Large Ion Collider Experiment), который зафиксировал количество протонов и нейтронов, участвовавших в реакциях.
«Благодаря уникальным возможностям ALICE нам впервые удалось экспериментально подтвердить образование золота в БАК», — пояснила физик Ульяна Дмитриева из коллаборации ALICE.
На самом деле превращение свинца в золото — не магия, а ядерная физика. В периодической таблице золото (79 протонов) и свинец (82 протона) находятся рядом. Если «выбить» из ядра свинца несколько протонов и нейтронов, можно получить золото.
Однако процесс требует огромных энергий. В БАК ядра свинца разгоняются до 99,999993% скорости света. При таких скоростях их электромагнитные поля искажаются, и при сближении двух ядер возникают фотоны, которые могут «выбивать» из них нуклоны.
Кроме золота, таким образом образуются ядра таллия (81 протон) и ртути (80 протонов). Причем золота получается меньше всего — до 89 000 ядер в секунду.
К сожалению, этот метод не подходит для промышленного получения драгоценного металла: энергии требуется слишком много, а золото мгновенно распадается.
«Наши детекторы могут фиксировать как столкновения с образованием тысяч частиц, так и редкие электромагнитные процессы трансмутации ядер», — отметил Марко ван Лёвен, представитель коллаборации ALICE.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review C.
Комментарии (4)