Самый большой в мире атомный реактор превратил свинец в золото, а затем мгновенно уничтожил его
Средневековые алхимики были одержимы идеей превращения свинца в золото. Эта концепция известна как хрисопея. Но, возможно, им больше повезло бы, если бы они заменили философский камень на ускоритель частиц, как показывают новые результаты.
Ученые из Большого адронного коллайдера (БАК) в ЦЕРН, недалеко от Женевы, выяснили, что во время второго запуска ускорителя в период с 2015 по 2018 год было создано около 86 миллиардов ядер золота в результате столкновения атомов свинца на скорости, составляющей 99,999993 % от скорости света.
В результате образуется крошечное количество золота — всего 29 триллионных долей грамма, — которое затем сталкивается с пучком частиц и распадается за доли секунды. Однако даже эта почти мгновенная жизнь и смерть были зафиксированы детекторами коллаборации ALICE (A Large Ion Collider Experiment).
«Впечатляет то, что наши детекторы могут регистрировать лобовые столкновения, в результате которых образуются тысячи частиц, а также чувствительны к столкновениям, в результате которых образуется всего несколько частиц, что позволяет изучать редкие процессы электромагнитной „ядерной трансмутации“», — Марко ван Леувен, представитель ALICE, заявил в своём обращении.
Опираясь на философские догадки Аристотеля, алхимики считали, что одинаковая плотность свинца и золота указывает на то, что свинец «болен» и может быть вылечен путём трансмутации в ценное золото. Несмотря на ошибочность этих убеждений, в них содержалась доля истины: эти два металла очень близки друг к другу в периодической таблице, а в золоте 79 протонов — всего на три меньше, чем в свинце.
Это означает, что для образования золота в результате столкновений на мощных ускорителях частиц необходимо отщепить от свинца всего три протона (вместе с несколькими нейтронами). Если отщепить один или два протона, образуются таллий и ртуть соответственно.
Чтобы определить количество этих металлов, образовавшихся внутри БАК, физики использовали высокочувствительные калориметры нулевого градуса (ZDC) в составе ALICE, которые измеряют количество протонов и нейтронов, образующихся в результате миллиардов взаимодействий частиц, происходящих внутри коллайдера каждую секунду.
Результаты показали, что, хотя золото образуется реже, чем таллий или ртуть, в ходе третьего этапа эксперимента оно генерируется с максимальной скоростью около 89 000 ядер в секунду — почти в два раза больше, чем в ходе предыдущего этапа, из-за увеличения энергии в ходе третьего этапа.
«Благодаря уникальным возможностям детекторов ZDC в ALICE этот анализ стал первым, в котором систематически выявляются и анализируются признаки образования золота на Большом адронном коллайдере», — говорится в заявлении Ульяны Дмитриевой, физика из коллаборации ALICE.
«Полученные результаты также позволяют протестировать и усовершенствовать теоретические модели электромагнитной диссоциации, которые, помимо собственного физического интереса, используются для понимания и прогнозирования потерь пучка, которые являются основным фактором, ограничивающим производительность БАК и будущих коллайдеров», — добавил Джон Джоуэтт, ещё один физик, участвовавший в эксперименте.
Сообщение Самый большой в мире атомный реактор превратил свинец в золото, а затем мгновенно уничтожил его появились сначала на DGL.RU - Цифровой мир: новости, тесты, обзоры телефонов, планшетов, ноутбуков.