Свинец превращается в золото: выяснилось, как это делается

Мечта древних алхимиков наконец обрела научную основу. То, что веками считалось сказкой, стало реальностью — пусть и в микроскопическом масштабе. На Большом адронном коллайдере (БАК) ученые впервые зафиксировали процесс превращения свинца в золото.

Как удалось обмануть природу

Чтобы инициировать «золотую трансформацию», физикам даже не пришлось сталкивать частицы напрямую. Они заставили ядра свинца пролетать настолько близко друг к другу, что возникающее между ними электромагнитное поле запустило цепную реакцию.

Когда ядра сближаются, их поля создают мощный фотонный импульс. Он может взаимодействовать с другими ядрами, вызывая электромагнитную диссоциацию — процесс, при котором ядро теряет протоны и нейтроны. Так из свинца (82 протона) можно получить таллий (81), ртуть (80), а при удачном раскладе — золото (79).

Сколько золота получилось на самом деле

Количество полученного золота в буквальном смысле мизерно: всего 29 пикограммов за три года работы во втором запуске БАК (2015–2018). Для производства хотя бы одного грамма потребовались бы... полмиллиарда лет!

И всё же физики продолжают эксперименты. Третий запуск ускорителя уже принес почти вдвое больше золота, чем предыдущий.

Как фиксируют трансформацию

Следить за этим процессом позволяет детектор ALICE. Он улавливает выбросы протонов и нейтронов, а также фиксирует отклонения измененных ядер от основного пучка. Это позволяет точно определить, какое вещество получилось в результате.

«Благодаря уникальным возможностям калориметров нулевого угла (ZDC) на детекторе ALICE мы впервые смогли систематически наблюдать и анализировать создание золота в БАК в процессе экспериментов», — рассказала физик Ульяна Дмитриева (Uliana Dmitrieva) из коллаборации ALICE.

Уточнения

Колла́йдер (англ. collider от collide - "сталкиваться") — ускоритель частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся придать элементарным частицам вещества высокую кинетическую энергию, направить их навстречу друг другу, чтобы произвести их столкновение.