Століттями алхіміки всього світу, від стародавнього Єгипту до середньовічної Європи, були одержимі ідеєю хризопеї — штучного створення золота з неблагородних металів. Те, що колись вважалося магічним процесом, який вимагав філософського каменю, сьогодні стало реальністю в стінах однієї з найпередовіших наукових лабораторій світу, хоча й у спосіб, який би розчарував шукачів багатства. Сучасна наука, яка зазвичай зосереджена на розгадці таємниць походження Всесвіту та дослідженні астрономічних об’єктів, довела, що перетворення свинцю на золото є не лише теоретично можливим, але й здійсненним на практиці, якщо у вас є доступ до Великого адронного колайдера (ВАК) у ЦЕРНі, колосальні запаси енергії та необмежений бюджет, пише T4.
На фундаментальному рівні різниця між свинцем і золотом, які хімічно здаються цілковитими протилежностями, зводиться до простої арифметики субатомних частинок. Ядро атома свинцю містить 82 протони, тоді як ядро золота — 79. Отже, завдання трансмутації, яке здавалося неможливим древнім містикам, для фізика-ядерника перетворюється на проблему видалення рівно трьох протонів зі стабільного ядра свинцю. Однак це завдання ускладнюється неймовірно сильною електромагнітною взаємодією та ядерними силами, що утримують ядро цілісним. Вчені не мають «пінцета», яким можна було б акуратно витягнути зайві протони, тому єдиним дієвим методом залишається застосування грубої сили через зіткнення частинок на швидкостях, близьких до швидкості світла.
Саме такий експеримент був проведений у рамках проекту ALICE на Великому адронному колайдері, головною метою якого було відтворення умов кварк-глюонної плазми, що існувала одразу після Великого вибуху. Фізики зіштовхували іони свинцю на неймовірних швидкостях. Коли ці важкі іони пролітають один повз одного на близькій відстані, їхні потужні електромагнітні поля взаємодіють з такою інтенсивністю, що здатні «виривати» протони з ядер. Цей процес, відомий як електромагнітна дисоціація, призводить до перетворення вихідного свинцю на інші елементи, такі як талій, ртуть і, власне, золото, залежно від того, скільки саме протонів було втрачено під час катастрофічної взаємодії.
Результатом цього високоенергетичного експерименту стало утворення приголомшливої кількості ядер золота — близько 86 мільярдів. Хоча ця цифра звучить грандіозно, у фізичному вимірі вона розчаровує: загальна маса отриманого дорогоцінного металу становить лише мізерні трильйонні частки грама. Більше того, це «новонароджене» золото неможливо побачити неозброєним оком або використати для карбування монет. Його наявність фіксується лише надчутливими калориметрами нульового градуса, які вимірюють зміни в енергії нейтронів і протонів. Найбільшим розчаруванням для потенційних сучасних алхіміків є те, що отримані ізотопи золота є вкрай нестабільними; вони існують лише мікросекунди, перш ніж розпастися на інші частинки. Для фізиків ЦЕРНу це золото було скоріше побічним продуктом і навіть перешкодою для основного експерименту, ніж бажаним трофеєм.
Варто зазначити, що це не перший випадок успішної трансмутації в історії науки. Ще у 1941 році вчені змогли перетворити ртуть на золото, бомбардуючи її швидкими нейтронами, але отриманий метал був настільки радіоактивним, що становив смертельну небезпеку. У 1980 році група дослідників, до якої входив нобелівський лауреат Гленн Сіборг, успішно трансмутувала вісмут у золото, хоча й визнала процес економічно абсурдним через величезні витрати енергії.
Експерименти в ЦЕРНі також мали попередників: у 2002 та 2004 роках команда суперпротонного синхротрона вже фіксувала перетворення свинцю на золото, хоча й у значно менших масштабах. Таким чином, хоча людство нарешті опанувало “магію” хризопеї, закони економіки та ядерної фізики гарантують, що золото, отримане у прискорювачах, ніколи не знецінить природні поклади, залишаючись лише вражаючим доказом могутності сучасної науки.
Не пропустіть: Вчений стверджує, що знайшов місце, де заховані скарби на $4,9 мільярда
Підписуйся на наш Telegram-канал