Przez wieki alchemicy próbowali zamienić ołów w złoto. Choć ich metody okazały się nieskuteczne, najnowsze eksperymenty przeprowadzone w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN pokazały, że fizyka jądrowa potrafi dokonać rzeczy, o których dawniej jedynie marzono. Zespół naukowców z eksperymentu ALICE ogłosił, że udało się zaobserwować proces przemiany jąder ołowiu w jądra złota.
Nowoczesna transmutacja – jak powstało złoto w LHC
W czasie drugiego cyklu działania LHC (2015–2018), naukowcy zarejestrowali bliskie minięcia jąder ołowiu poruszających się z prędkością 99,999993% prędkości światła. W takich warunkach powstają silne impulsy fotonów, które – przy odpowiednim zbliżeniu jąder – mogą wybić z nich protony i neutrony. Efektem tej „fotodysocjacji” są nowe jądra – w tym złota, rtęci i talu.
W wyniku tych eksperymentów udało się zarejestrować produkcję około 86 miliardów jąder złota. To jednak zaledwie 29 pikogramów – czyli bilionowe części grama. Co więcej, powstałe atomy rozpadają się niemal natychmiast po zderzeniu, a ich „życie” kończy się na ścianach detektorów.
Dlaczego to ważne, mimo że nieopłacalne?
Choć ilość wytworzonego złota jest niewyobrażalnie mała, samo odkrycie ma ogromne znaczenie naukowe. To pierwszy raz, kiedy udało się eksperymentalnie zarejestrować proces nuklearnej transmutacji ołowiu w złoto w warunkach laboratoryjnych. Detektory ZDC eksperymentu ALICE pozwoliły dokładnie zidentyfikować, ile protonów i neutronów utraciły jądra ołowiu oraz jakie nowe pierwiastki powstały.
„To imponujące, że nasze detektory potrafią analizować zarówno najbardziej złożone, jak i najrzadsze zderzenia cząstek” – podkreślił dr Marco van Leeuwen, rzecznik eksperymentu ALICE.
Co dalej z transmutacją pierwiastków?
Choć wykorzystanie tego procesu do produkcji złota jest całkowicie niepraktyczne, badania tego typu otwierają drzwi do lepszego zrozumienia oddziaływań jądrowych, mechaniki kwantowej i struktury materii. To także kolejny dowód na to, że współczesna nauka potrafi realizować marzenia starożytnych – choć nie w taki sposób, jak sobie wyobrażali.
Eksperymenty takie jak te w CERN nie tylko zmieniają nasze postrzeganie świata subatomowego, ale także pozwalają budować technologie przyszłości – od nowych metod obrazowania medycznego po inżynierię materiałową i energetykę jądrową.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Physical Review