Проект ALICE (A Large Ion Collider Experiment) - коллаборация в CERN, занимающаяся физикой тяжелых ионов зафиксировала ядерную трансмутацию свинца в золото. 07 мая об этом опубликована статья в Physical Review Journals, 08 мая CERN опубликовали журналистскую статью, а 09 мая статья появилась в Nature. Дальнейшие цитаты мы будем приводить из статьи CERN.
Не только алхимия
Превращение свинца в золото было мечтой средневековых алхимиков. Эта древняя задача была мотивирована тем, что тускло-серый, относительно дешевый свинец имеет ту же плотность, что и золото, которое ценилось куда больше. Однако, свинец и золото являются различными химическими элементами и химические методы бессильны преобразовать одно в другое.
Впрочем, не только алхимики давно приметили свинец. В моем детстве, когда Большой адронный коллайдер (БАК) еще строился, физики писали о возможности трансмутации свинца в золото, но успеха добился только проект ALICE с необычной "бесконтактной" технологией. А еще, физики подчеркивали - экономического смысла в таком процессе нет, есть только научный. Нужна серьезная причина таким заниматься.
Не путайте!
Амальгамация - это химия
Еще с первого века до нашей эры известна технология извлечения золота из руды амальгамацией - соединением со ртутью. Амальгамы золота разделяют на компоненты и ртуть можно использовать повторно. Все подобные методы химические. Они не могут создать золото из ртути, хотя выглядит процесс очень похожим на это.
Случайная трансмутация ртути в золото - это не тоже самое
В 1947 году американские физики измеряли поглощение нейтронов ядрами ртути. В качестве побочного эффекта эксперимента было получено около 35 микрограмм трансмутированного золота, которе сейчас хранится в Музее науки и промышленности Чикаго.
Важно понимать, что физики не ставили целью получить золото из ртути ядерным способом, они, как и все научные организации, получают знания. Интеллект - это современное золото. Нейтроны не сдержаны кулоновским барьером, легко проникают в ядра атомов, знания о них - ключ к атомному вооружению и энергетике. Обогащенный уран - это современная нефть.
Кроме того, облучение нейтронами - довольно простой механизм, это рабочая лошадка практически всех ядерных лабораторий. В случайной трансмутации изотопа ртути в золото нет ничего особенного. Со свинцом так не получится, у него нужно изъять протоны, а это уже сложнее.
Трансмутацией золота не занимались в СССР
В СССР было множество ускорителей частиц некоторые из которых - коллайдеры. Однако, никакого трансмутированного золота в СССР получено не было. Если вы слышали о таком, скорее всего, это путаница в понятиях или просто байка. Причина того "отставания" - отсутствие смысла, а не возможности.
Бесконтактная ядерная трансмутация Алисы
Проект ALICE впервые в мире произвел ядерную трансмутацию свинца в золото. И сделал это "бесконтактно".
Чрезвычайно высокоэнергетические столкновения между свинцовыми ядрами в БАК могут создать кварко-глюонной плазму. Однако, когда ядра просто пролетают мимо, не «прикасаясь», интенсивные электромагнитные поля, окружающие их, могут вызвать особые взаимодействия. Свинцовые ядра были разогнаны в БАК до 99,999993 % скорости света. Это привело к электромагнитной диссоциации, то есть выбросу небольшого количества нейтронов и протонов из ядер. Для создания золота, ядро которого содержит 79 протонов, три протона из ядра свинца должны быть удалены.
В четырех крупных экспериментах на разных мощностях БАК было получено 29 пикограммам золота. Это 1567 раз меньше чем нужно на одну подкову для блохи. Даже на гвоздик для подковы не хватит. Но и эти пикограммы золота в музей выставить нельзя.
Золотые ядра выходят из столкновения с очень высокой энергией и попадают в научные инструменты БАК, где они немедленно распадаются на отдельные протоны, нейтроны и другие частицы. Золото существует всего лишь крошечную долю секунды.
Нафига, а главное, зачем?
Внимательные читатели уже поняли, что целью и этого эксперимента не было получить золото из дешевого сырья. Физики такой суетой не занимаются. Что же тогда было получено проектом ALICE, как минимум, за 10 лет экспериментальной работы?
Результаты улучшают теоретические модели электромагнитной диссоциации, которые, помимо интереса в физике, используются для понимания и прогнозирования потерь в потоках частиц, которые являются основным ограничением для производительности БАК и будущих коллайдеров.
Как мозг внутри врача изучает себя, чтобы избавиться от деменции, так же и БАК изучает собственную физику, чтобы стать больше и сильнее. Большой адронный коллайдер похож этим на супер-организм. Пожелаем ему счастья и здоровья.
Что еще почитать?
Автор статьи - Георгий Тимс для проекта «Физика для гуманитариев». При копировании, пожалуйста, указывайте авторство. Социальные сети проекта: Группа ВК, Телеграмм канал, Ютуб канал