Zamienili ołów w złoto. Spełniło się marzenie średniowiecznych alchemików
Naukowcy z CERN dokonali przełomowego osiągnięcia, które przez wieki było marzeniem alchemików. W ramach eksperymentu ALICE prowadzonego w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) udało się przekształcić jądra ołowiu w złoto. Choć efekt był chwilowy i dotyczył śladowych ilości pierwiastka, wydarzenie ma ogromne znaczenie dla współczesnej fizyki jądrowej.
Do transmutacji doszło podczas drugiego cyklu działania LHC, który trwał w latach 2015–2018. Jądra ołowiu zostały rozpędzone do prędkości bliskiej prędkości światła, a następnie zderzane w kontrolowanych warunkach. W wyniku tych kolizji powstało około 86 mld jąder złota, co odpowiada jedynie 29 bilionowym częściom grama metalu. Co istotne, powstałe jądra były niezwykle nietrwałe – rozpadały się niemal natychmiast po utworzeniu.
Przeczytaj także:
Z ołowiu w złoto – fizycy odkrywają nowy mechanizm przemiany pierwiastków
Rozwój fizyki jądrowej w XX wieku jasno wykazał, że pierwiastki chemiczne nie są tak trwałe, jak wcześniej uważano – szczególnie te cięższe, które potrafią samoczynnie się rozpadać lub ulegać przemianom pod wpływem odpowiednio silnych oddziaływań. Już wcześniej udało się wytworzyć złoto w warunkach laboratoryjnych, wykorzystując do tego bombardowanie jąder atomowych neutronami lub protonami. Tymczasem najnowsze badania prowadzone w ramach eksperymentu ALICE w Wielkim Zderzaczu Hadronów pokazują, że można pójść o krok dalej – naukowcom udało się zaobserwować, jak ołów przekształca się w złoto dzięki mechanizmowi opartemu na niemal bezpośrednich zderzeniach jego jąder.
Na czym dokładnie polegała transmutacja ołowiu w złoto?
CERN informuje, że wysokoenergetyczne fotony były emitowane za sprawą potężnych pól elektromagnetycznych generowanych w Wielkim Zderzaczu Hadronów przez poruszające się jądra. Te z kolei oddziaływały z innymi jądrami, powodując emisję protonów i neutronów. W momencie, gdy jądro ołowiu (82 protony) traciło trzy protony, powstawało jądro złota (79 protonów) – choć istniało ono tylko ułamki sekund.
Wielki potencjał naukowy, choć praktyczny bardzo znikomy
Choć ilości powstałego złota są znikome i nie mają praktycznego znaczenia ekonomicznego, potencjał naukowy przemiany ołowiu w złoto jest nie do przecenienia. Dzięki takim eksperymentom fizycy mogą lepiej zrozumieć mechanizmy oddziaływań jądrowych, testować istniejące modele teoretyczne i poszerzać wiedzę na temat zachowania materii w ekstremalnych warunkach. To cenne informacje m.in. dla astrofizyki, badań nad energią jądrową czy rozwoju technologii przyszłości.
To imponujące, że nasze detektory potrafią obsługiwać zderzenia czołowe, w których powstają tysiące cząstek, a jednocześnie są na tyle czułe, by rejestrować zderzenia, w których powstaje zaledwie kilka cząstek naraz, co umożliwia badanie elektromagnetycznych procesów transmutacji jądrowej – powiedział Marco Van Leeuwen, rzecznik projektu „A Large Ion Collider Experiment” (ALICE) w LHC.
Chwilowa przemiana ołowiu w złoto, choć bez realnej wartości materialnej, to swego rodzaju symboliczne zwycięstwo nauki nad alchemią. To dowód na to, że współczesna fizyka potrafi realizować idee, które przez stulecia wydawały się czystą fantastyką.
