В ходе исследований на самой крупной экспериментальной установке в мире — Большом адронном коллайдере — физики зафиксировали рождение атомов золота после столкновений ядер свинца. Таким образом, учёные осуществили многовековую мечту алхимиков. Правда, лишь на ничтожные доли секунды, после чего драгоценные атомы золота исчезли.
Статья об исследовании опубликована в научном журнале Physical Review C.
Три протона разницы
Разумеется, эксперимент проводился не в погоне за алхимической мечтой. На Большом адронном коллайдере (БАК) решается множество фундаментальных научных задач, для чего физики разгоняют до околосветовых скоростей и сталкивают протоны и ионы свинца, тщательно изучая продукты их соударений и описывая в научных статьях то, что им удалось обнаружить.
Одна из международных коллабораций, работающих на БАК, — ALICE — провела серию экспериментов по столкновению ядер свинца, разогнанных до 99,999993 % скорости света. В этих экстремальных условиях может создаваться кварк-глюонная плазма — горячее и плотное состояние материи, которое, как думают учёные, заполнило Вселенную примерно через миллионную долю секунды после Большого взрыва, породив затем материю, которую мы знаем.
Правда, чаще ядра свинца промахиваются, пролетая мимо друг друга, однако и это идёт на пользу науке: физики изучают, как взаимодействуют их интенсивные электромагнитные поля. Например, они могут приводить к тому, что из ядра свинца вылетят три протона, что превратит его в ядро золота.
Если мы взглянем в периодическую таблицу химических элементов, то увидим, что свинец имеет атомный номер 82, а золото — 79. Разница — как раз три частицы.
Мгновенная жизнь и смерть золотых ядер
Физики коллаборации ALICE проверили данные, полученные во время работы ускорителя с 2015 по 2018 годы, и обнаружили, что в этот период в недрах установки возникло около 86 миллиардов ядер золота. И всё в результате столкновения атомов свинца!
86 миллиардов атомов драгоценного металла — это звучит впечатляюще. Но если перевести их в понятную нам величину, получится сущий мизер — ничтожные 29 триллионных долей грамма. К тому же эти атомы за долю секунды распадаются. Однако эта почти мгновенная жизнь и смерть золотых ядер оказалась зафиксирована детекторами Большого адронного коллайдера.
«Наши детекторы способны улавливать как столкновения с образованием тысяч частиц, так и редкие события, где рождается всего несколько частиц, включая золото», — пояснил представитель ALICE Марко ван Леувен.
Есть ли практическая польза?
Превращение неблагородного металла — свинца — в драгоценный металл — золото — было мечтой средневековых алхимиков. Видно, интуитивно они понимали, что это возможно. Свинец и золото действительно близки в периодической таблице. Разница всего в три протона — именно столько нужно «отщипнуть» от ядра свинца, чтобы получить золото.
Правда, в природе подобные превращения происходят лишь в экстремальных условиях, например при взрывах сверхновых звёзд. Но с рассветом ядерной физики в ХХ веке стало понятно, что этого можно добиться в лаборатории, на мощных ускорителях частиц. «Это современный эквивалент философского камня. Только вместо магических заклинаний у нас есть самый совершенный научный инструмент человечества», — шутят исследователи.
Таким образом, многовековая мечта алхимиков наконец осуществилась, правда, совсем не так, как они себе представляли. Получение золота из свинца теперь научный факт, а не миф. Но есть ли практическая польза от такого золота?
Проведённый эксперимент не сделает учёных богачами: для получения хотя бы одного грамма золота Большому адронному коллайдеру придётся работать непрерывно в течение времени, многократно превышающего возраст Вселенной. Но физики подчёркивают, что получение золота и не является их целью. БАК строили для того, чтобы изучать фундаментальные законы природы.
А золото выступило лишь красивым побочным продуктом. И то на долю мгновения.
Больше срочных и эксклюзивных новостей — в телеграм-канале АиФ