Мечтой древних алхимиков было превратить металл в золото. Тогда считалось, что для этого магического процесса необходимо создать специальный реактив под названием Философский камень. Современная наука доказала: это действительно возможно, но совсем не так, как представляли алхимики. Эксперимент ALICE на Большом адронном коллайдере в Швейцарии случайно продемонстрировал, как ядра свинца теряют протоны, превращаясь в золото. Правда, количество «синтезированного» металла настолько мизерное, что его даже не хватит для кольца муравья — всего 29 триллионных грамма.
Свинец и золото отличаются лишь тремя протонами в ядре. Чтобы «превратить» один элемент в другой, нужно выбить из свинца лишние частицы. В природе такое превращение происходит при взрыве сверхновых. Ученые научились воспроизводить похожий процесс на Земле. Для этого физики разгоняют ядра свинца почти до скорости света и сталкивают их. Во время таких столкновений возникают электромагнитные поля невероятной силы — в миллион раз мощнее полей во время молний. Такая сила буквально «вырывает» протоны из ядер, превращая свинец в золото, таллий или ртуть.
Ядра атомов удерживаются ядерной силой, которая действует лишь на микроскопических расстояниях. Чтобы преодолеть ее, нужны экстремальные условия, имитирующие состояние Вселенной через мгновение после Большого взрыва. Именно такие условия создаются в коллайдере. Однако даже там превращение происходит редко: каждую секунду возникает лишь 89 тыс. ядер золота.
Сами ядра золота в детекторах не фиксируют. Зато ученые анализируют количество высвобожденных протонов с помощью специальных датчиков. Если ядро свинца теряет три протона, оно автоматически становится золотом.
Ненастоящая алхимия
На самом деле для физиков это скорее проблема. «Перерожденные» ядра золота меняют траекторию пучка в коллайдере, сталкиваются со стенками ускорителя и уменьшают эффективность экспериментов. Однако изучение этого процесса помогает лучше понять поведение ядерной материи в экстремальных условиях — знания, необходимые для будущих исследований в физике высоких энергий.
В отличие от мечтаний средневековых мыслителей, современный метод никогда не станет источником богатства. Затраты энергии и технологий для получения микроскопических частиц золота неоправданно велики. Но именно этот эксперимент показывает: превращение элементов — не магия, а результат глубокого понимания законов природы.
Итак, коллайдер доказал: алхимия возможна, но лишь как побочный эффект фундаментальных исследований. И хотя золото из свинца создается, однако его итоговая «стоимость» в миллиарды раз превышает рыночную цену. Главное же открытие здесь — не металл, а новые горизонты для науки.
Ранее мы сообщали о том, как магнетары «подарили» Земле золото и платину.
По материалам Space
