Имитируя Большой взрыв, ученые случайно превратили свинец в золото

Сегодня в 16:38

Фото: Getty Images

Само золото увидеть невозможно, поэтому его наличие определяют косвенно

Средневековые алхимики мечтали превращать свинец в золото, но сегодня мы знаем, что свинец и золото — это разные химические элементы, и никакая химия не способна превратить один в другой. Однако, пишет The Independent, современная наука позволяет понять основное отличие: атом свинца содержит ровно на три протона больше, чем атом золота. Оказалось, что можно создать атом золота, просто удалив три протона из свинцового атома, но это чрезвычайно сложно.

"Во время столкновений атомов свинца на огромных скоростях, пытаясь воссоздать состояние Вселенной сразу после Большого взрыва, физики эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере случайно получили небольшое количество золота. Очень малое: всего около 29 триллионных грамма", — говорится в статье.

Протон — это частица в ядре атома, имеющая электрический заряд, поэтому электрическое поле может толкать или тянуть его. Помещение атомного ядра в сильное электрическое поле теоретически может это сделать. Однако ядра держатся вместе благодаря очень сильной, но кратковременной силе — сильному ядерному взаимодействию. Чтобы извлечь протон, требуется электрическое поле примерно в миллион раз мощнее того, которое создает молния в атмосфере. Ученые достигли этого, стреляя пучками ядер свинца почти со скоростью света, объясняют авторы.

Интересно, что при прямом столкновении ядра разрушаются полностью. Гораздо чаще они просто пролетают мимо, взаимодействуя электромагнитно. На сверхкоротких расстояниях даже небольшой заряд создает огромное электрическое поле, которое заставляет ядра колебаться и иногда "выплевывать" протоны. Если ядро теряет ровно три протона, свинец превращается в золото.

"Как узнать, что свинец стал золотом? В ALICE для этого используют специальные детекторы — калориметры нулевого градуса, которые считают протоны, извлеченные из ядер свинца. Само золото увидеть нельзя, поэтому его присутствие определяют опосредованно. Ученые подсчитали, что во время столкновений пучков свинца образуется около 89 тысяч ядер золота в секунду. Кроме того, они зафиксировали и другие элементы: таллий (один удаленный протон) и ртуть (два протона)", — сообщает The Independent.

Проблема в том, что изменившееся ядро больше не движется по стабильной траектории внутри вакуумной трубы коллайдера и уже через микросекунды сталкивается со стенками. Это снижает интенсивность пучка, поэтому для ученых "производство золота" на самом деле больше хлопот, чем пользы. Но понимание этой случайной алхимии важно для анализа сегодняшних экспериментов и для проектирования еще более масштабных экспериментов в будущем.