Впервые свинец превратили в золото в Большом адронном коллайдере

Физики в Большом адронном коллайдере (БАК), самом мощном в мире ускорителе частиц, расположенном в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN), добились невероятного: превращения свинца в золото. Эта новость, воплощающая древнюю мечту алхимиков, потрясла научное сообщество, пишет Newsweek.

Идея трансмутации свинца в золото веками считалась фантазией, несмотря на схожую плотность металлов. Современная наука установила, что они различаются на атомном уровне и химически не взаимозаменяемы. Однако ядерные реакции на БАК сделали это возможным в рамках эксперимента ALICE (A Large Ion Collider Experiment), изначально направленного на изучение кварк-глюонной плазмы — состояния материи с экстремальной плотностью и температурой, существовавшего сразу после Большого взрыва.

Во время эксперимента ядра свинца разгонялись до скорости 99,999993% от скорости света. При «почти столкновениях», когда ядра едва не соприкасаются, возникают мощные электромагнитные поля, генерирующие фотоны. Эти фотоны инициируют электромагнитную диссоциацию, изредка выбрасывая три протона из ядра свинца (содержащего 82 протона), что приводит к образованию золота (с 79 протонами). Скорость процесса достигала 89 тысяч превращений в секунду, как показали измерения с помощью калориметров нулевого угла (ZDC). Однако атомы золота, движущиеся почти со световой скоростью, моментально разрушаются, сталкиваясь со стенками коллайдера.

За период второго этапа работы БАК (2015–2018) было произведено около 86 миллиардов ядер золота, а третий этап уже почти удвоил этот показатель. Тем не менее, общая масса золота остается микроскопической — в триллионы раз меньше массы обручального кольца. Для получения даже одного грамма драгоценного металла потребовались бы квадриллионы лет работы коллайдера, что делает коммерческое производство нереальным.

Эксперимент подчеркивает уникальную чувствительность детектора ALICE, созданного для исследования ранней Вселенной, а не для добычи золота. Он проливает свет на процессы формирования элементов и взаимодействие электромагнитных полей с ядрами. Однако научное сотрудничество на БАК столкнулось с трудностями: осенью 2024 года CERN прекратил работу с российскими физиками из-за геополитических причин. Около 90 ученых перешли в зарубежные институты, но некоторые остались без работы, что осложняет дальнейшие исследования.

Этот прорыв не только подтверждает возможности ядерной физики, но и напоминает о сложностях, с которыми сталкивается современная наука на глобальном уровне.