Давня мрія алхіміків – здобути золото з інших металів – стала фактом у лабораторіях Європейської організації ядерних досліджень. Дослідники, використовуючи Великий адронний колайдер (ВАК), домоглися перетворення свинцю в золото, хоча ці атоми існують лише миттєво.
Механізм ядерної трансмутації
У межах експерименту ALICE (2015–2018 рр.) іони свинцю розігнали до 99,999993 % від швидкості світла та зіткнули між собою. В результаті таких колізій утворилися мільярди ядер різних елементів – серед них ртуть, талій і навіть золото. Як відомо, ядро свинцю містить 82 протони: якщо викинути три протони (та кілька нейтронів), отримуємо золото з його 79-ма протонами. Це стало відомо завдяки офіційному звіту ЦЕРНу.
Результати експериментів
У першій серії випробувань вчені зареєстрували близько 8,6×10¹⁰ ядер золота (прибл. 29 пкг). Проте новостворене золото одразу руйнувалося при контакті з пучковою трубою. Підвищивши енергію зіткнень, дослідники подвоїли кількість ядер, але і вони залишаються надзвичайно нестійкими.
Ці мікроскопічні обсяги аж ніяк не здатні конкурувати з видобутком у кар’єрах – маса отриманого золота в трильйони разів менша за ювелірну одиницю. Проте сам факт ядерної трансмутації має величезне значення для фундаментальної науки.
Наукова цінність та подальші перспективи
Фізик Марко ван Леувен підкреслює, що детектори ALICE не лише фіксують тисячі частинок, що виникають у складних зіткненнях, а й виявляють поодинокі електромагнітні взаємодії, які дають лише кілька продуктів реакції.
Для точного підрахунку втрачених протонів і нейтронів застосовують калориметри нульового градусу (ZDC), що працюють у режимі мільярдів мікрозіткнень за секунду. Отримані дані дозволяють удосконалювати теоретичні моделі електромагнітної дисоціації – ключового процесу для стабільності та ефективності колайдера.
Натомість вчені не прагнуть комерційного збагачення, а розкривають та досліджують фізичні механізми, які формували речовину у перші миті після Великого вибуху. Незважаючи на крихітну тривалість існування створеного золота, експерименти роблять суттєвий внесок у розуміння природи матерії.