|
|
|
|
|
09:33, 16 Мая 25
Атомная Мир Сбылась мечта алхимиков: ученые превратили свинец в золото  Превращение неблагородного металла свинца в драгоценное золото было мечтой средневековых алхимиков. Давний поиск рецепта получил свое название — хризопея. Лишь гораздо позже стало ясно, что свинец и золото — это разные химические элементы, и преобразовать один в другой людям не под силу.
С зарождением ядерной физики в XX веке было обнаружено, что тяжелые элементы могут преобразовываться в другие, либо естественным путем, путем радиоактивного распада, либо в лаборатории, под воздействием нейтронов или протонов. Коллаборация ALICE измерила превращение свинца в золото на Большом адронном коллайдере с помощью нового механизма, включающего столкновения ядер свинца.
Чрезвычайно высокоэнергетические столкновения ядер свинца могут создавать кварк-глюонную плазму, горячее и плотное состояние материи, которая, как полагают, заполнила вселенную примерно за миллионную долю секунды после Большого взрыва, дав начало материи, которую мы знаем сейчас. Однако в гораздо более частых взаимодействиях, когда ядра просто промахиваются, не «касаясь» друг друга, интенсивные электромагнитные поля, окружающие их, могут вызывать фотон-фотонные и фотон-ядерные взаимодействия, которые открывают дальнейшие пути исследования.
Электромагнитное поле, исходящее от ядра свинца, особенно сильное, поскольку ядро содержит 82 протона, каждый из которых несет один элементарный заряд. Более того, очень высокая скорость, с которой ядра свинца движутся в Большом адронном коллайдере (соответствующая 99,999993% скорости света), заставляет линии электромагнитного поля сжиматься в тонкий блин, поперечный направлению движения, создавая кратковременный импульс фотонов. Часто это запускает процесс, называемый электромагнитной диссоциацией, при котором фотон, взаимодействующий с ядром, может возбуждать колебания его внутренней структуры, что приводит к выбросу небольшого количества нейтронов и протонов. Чтобы создать золото (ядро, содержащее 79 протонов), необходимо удалить три протона из ядра свинца.
«Впечатляет то, что наши детекторы могут обрабатывать лобовые столкновения, производящие тысячи частиц, и в то же время быть чувствительными к столкновениям, в которых одновременно производится всего несколько частиц, что позволяет изучать процессы электромагнитной «ядерной трансмутации»», — говорит Марко Ван Лиувен, представитель ALICE.
Команда ALICE использовала калориметры с нулевым градусом детектора (Zero Degree Calorimeter, ZDC) для подсчета количества фотон-ядерных взаимодействий, которые привели к испусканию одного, двух и трех протонов в сопровождении по крайней мере одного нейтрона, которые связаны с производством свинца, таллия, ртути и золота соответственно. Хотя это происходит реже, чем создание таллия или ртути, результаты показывают, что в настоящее время Большой адронный коллайдер производит золото с максимальной скоростью около 89 000 ядер в секунду из столкновений свинца со свинцом. Ядра золота вылетают из столкновения с очень высокой энергией и попадают в трубу пучка или коллиматоры в различных точках ниже по потоку, где они немедленно фрагментируются на отдельные протоны, нейтроны и другие частицы. Золото существует всего лишь крошечную долю секунды.
Анализ ALICE показывает, что во время второго запуска БАКа (2015–2018 гг.) в четырех основных экспериментах было создано около 86 миллиардов ядер золота. По массе это соответствует всего 29 пикограммам (2,9 × 10-11 г). Поскольку светимость постоянно увеличивается благодаря регулярным обновлениям машин, в третьем запуске было произведено почти вдвое больше золота, чем во втором, но общее количество все еще составляет в триллионы раз меньше, чем потребовалось бы для изготовления ювелирного украшения. Хотя мечта средневековых алхимиков технически сбылась, роль «философского камня» Большому адронному коллайдеру пока не удается: чтобы получить один грамм золота, БАК должен непрерывно работать миллионы лет.
«Благодаря уникальным возможностям ALICE ZDC, настоящий анализ является первым, в котором систематически обнаружены и проанализированы признаки производства золота на Большом адронном коллайдере экспериментальным путем», — говорит Ульяна Дмитриева из коллаборации ALICE.
Фотография детектора ALICE (изображение: CERN)
Все новости за сегодня (30)
|
Холдинг «Технодинамика» стал победителем форума «Инженеры будущего»
Команда «Техмаш Сплав» холдинга «Технодинамика» госкорпорации Ростех победила в корпоративном рейтинге на Международном молодежном промышленном форуме «Инженеры будущего». |
|
О проекте
Размещение рекламы на портале
Баннеры и логотипы "Energyland.info" |
|
