Золотой ключик: атомщики превратили свинец в золото, а затем наблюдали, как оно исчезает

Мечта древних алхимиков сбылась в стенах крупнейшего научного центра мира — ЦЕРНа. В эксперименте ALICE, проходящем в Большом адронном коллайдере (БАК), физики наблюдали явление, при котором ядра свинца превращаются в ядра золота. Это не химия, а квинтэссенция ядерной физики, недоступная прошлым поколениям учёных.

Алхимики надеялись превратить свинец в золото простыми химическими методами, но это невозможно: оба элемента отличаются числом протонов в ядре.

Однако ядерная физика с XX века знает, что изменить состав атомного ядра — возможно, хотя и крайне сложно. Превращение одного элемента в другой требует ядерных реакций с участием высоких энергий.

В ходе эксперимента ALICE тяжёлые ядра свинца сталкиваются при околосветовых скоростях. Их мощные электромагнитные поля вызывают кратковременные вспышки фотонов, способные "ударить" по соседнему ядру. Это явление называется электромагнитной диссоциацией. В некоторых случаях оно приводит к выбиванию трёх протонов из свинца (82 протона), создавая ядро золота (79 протонов).

Учёные ALICE использовали нулевые калориметры, чтобы регистрировать подобные события. Благодаря точным измерениям стало известно, что во время второго запуска БАК было создано около 86 миллиардов ядер золота. Это соответствует всего 29 пикограммам — объёму, в миллионы раз меньшему, чем требуется на одно ювелирное изделие. Сегодня коллайдер способен производить около 89 000 ядер золота в секунду.

Результаты эксперимента важны не из-за количества полученного металла, а благодаря их научной ценности. Наблюдения ALICE позволяют уточнить теории ядерных реакций и углубляют понимание электромагнитных процессов при столкновении тяжёлых ионов. Таким образом, физики ЦЕРНа не просто воссоздали древнюю алхимическую мечту, но превратили её в инструмент фундаментальной науки.

Уточнения

Европе́йская организа́ция по я́дерным иссле́дованиям (в других переводах — Ев­ро­пей­ский центр ядер­ных ис­сле­до­ва­ний), ЦЕРН (от фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) — межгосударственная научная организация Европейского союза, крупнейшая по размерам в мире лаборатория физики высоких энергий. 

Большо́й адро́нный колла́йдер сокращённо БАК (англ. Large Hadron Collider, сокращённо LHC) — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений.