Ученые международной коллаборации ALICE впервые совершили процесс превращения ядер свинца в золото на Большом адронном коллайдере (БАК).
Этот эксперимент, опубликованный в научном журнале Physical Review C (PRC), стал своеобразным воплощением мечты средневековых алхимиков, стремившихся преобразовать неблагородные металлы в золото.
Однако стоит разобраться, насколько реально превратить БАК в машину по производству золота и какие научные открытия последовали за этим экспериментом.
Мечта алхимиков: преобразование свинца в золото
Преобразование (трансмутация) неблагородного свинца в золото было мечтой средневековых алхимиков.
Этот давний поиск, известный как хризопея, мог быть мотивирован наблюдением, что тускло-серый и относительно распространенный свинец имеет плотность, близкую к плотности ценного золота.
Алхимики верили, что существует определенный «философский камень» или процесс, который может превратить один металл в другой. Этот поиск долгое время движил развитием науки и экспериментальных исследований.
Эксперимент на БАКе: столкновение ядер свинца и фотон-ядерные взаимодействия
В новом исследовании команда наблюдала, что при столкновениях ядер свинца, разогнанных до 99,999993% скорости света, их мощные электромагнитные поля вызывают фотон-ядерные взаимодействия. Это приводит к выбросу трех протонов из ядра свинца (82 протона), превращая его в золото (79 протонов).
Таким образом, впервые в лабораторных условиях был зафиксирован процесс трансмутации свинца в золото, основанный на физических принципах.
Масштабы преобразования: мизерное количество золота и высокая скорость распада
Процесс происходит в 89 тыс. актов трансмутации ежесекундно, но полученные атомы мгновенно распадаются. За четыре года экспериментов было создано 86 млрд атомов драгоценного металла, что составляет лишь 29 триллионных долей грамма металла.
Получение одного грамма золота потребует квадриллионов лет непрерывной работы коллайдера. Таким образом, хотя ученым и удалось подтвердить правоту древних алхимиков, БАК пока невозможно превратить в машину по производству золота из-за мизерных объемов производства и высокой стоимости энергии.
Научное значение открытия: углубление понимания работы коллайдеров и кварк-глюонной плазмы
Открытие команды подтвердило модели электромагнитной диссоциации, критичные для работы коллайдеров и углубило понимание кварк-глюонной плазмы — состояния материи в ранней Вселенной. В нем кварки и глюоны, являющиеся основными составляющими протонов и нейтронов, находятся в свободном состоянии.
Изучение процесса позволяет ученым понять, как возникла материя в начальные моменты существования Вселенной. Таким образом, эксперимент на БАКе имеет важное значение для фундаментальной науки и позволяет расширить знания о мире.
Экономическая нецелесообразность: производство золота на БАКе нерентабельно
Несмотря на успешное превращение свинца в золото, производство драгоценного металла на Большом адронном коллайдере абсолютно нерентабельно. Огромные затраты на энергию и эксплуатацию коллайдера делают этот процесс слишком дорогим и непрактичным.
Добыча золота традиционными методами остается гораздо более выгодной и эффективной. Поэтому ожидать, что БАК превратится в золотой рудник, не стоит. Главная ценность эксперимента заключается в научных открытиях и углублении наших знаний о мире.
Роль БАК в современных научных исследованиях
Большой адронный коллайдер — это уникальный научный инструмент, предназначенный для проведения фундаментальных исследований в области физики высоких энергий.
Он позволяет ученым изучать свойства элементарных частиц, исследовать состояние материи в ранней Вселенной и искать ответы на самые важные вопросы о мире. Превращение свинца в золото — лишь один из многих интересных экспериментов, проводимых на БАКе.
