През Средновековието за известно има истинско увлечение по опитите да се превърне невзрачното олово в чисто, блестящо злато.

Може би тези древни алхимици е трябвало да построят колайдер на частици. Според нов документ Големият адронен колайдер на ЦЕРН е произвел около 86 милиарда златни ядра от високоскоростни оловни ядра по време на втората работа на съоръжението, между 2015 и 2018 г.

Всъщност това не е много като количество злато - само трилионни части от грама. Нито пък трае много дълго - само части от секундата. Но това, което е наистина страхотно тук, е начинът, по който физиците определиха количествено производството на злато: като преброиха броя на протоните, придружаващи неутроните, участващи във взаимодействията с оловото, с помощта на нулевите градусови калориметри (ZDC) на детектора ALICE (A Large Ion Collider Experiment).

„Благодарение на уникалните възможности на ALICE ZDC, настоящият анализ е първият, който систематично открива и анализира експериментално сигнатурата на производството на злато в LHC“, обяснява физикът Уляна Дмитриева от колаборацията ALICE в CERN.

В периодичната таблица оловото и златото са разделени само от няколко места. Златото има 79 протона, а оловото - 82, така че на практика можете да свалите няколко протона (плюс няколко неутрона) от оловен атом и да получите златен атом.

Процесът е аналогичен на това, което алхимиците са опитвали, но на практика не е толкова прост. Необходим е колайдер на частици, който може да ускори частиците до достатъчно високи енергии, за да се извърши почукването.

Накратко, това е изключително енергоемко и изисква много скъпо, високоспециализирано оборудване. Ако искате злато, това вероятно е най-малко ефективният начин да го получите от гледна точка на усилия, разходи и ресурси. Но оловото е популярен избор за експерименти с колайдери на частици, което води до много кратко производство на злато като страничен продукт.

Сътрудничеството в рамките на проекта ALICE вече е определило количеството на златото, което се получава не от ударите на оловни ядра едно в друго, а от близките пропуски, когато те летят със скорост 99,999993% от скоростта на светлината в Големия адронен колайдер.

При тези скорости оловното ядро с неговите 82 заредени протона изравнява електромагнитното поле в колайдера, перпендикулярно на посоката, в която се движи, като генерира импулс от фотони, когато две оловни ядра се разминат достатъчно близо едно до друго.

Взаимодействието с фотон може да разклати вътрешната структура на оловното ядро, като го накара да изхвърли неутрони и протони. В резултат на този процес се появява не само злато. Отстраняването на нуклеони може да доведе до появата на талиево ядро със 123 неутрона и 81 протона; или живачно ядро със 121 неутрона и 80 протона.

Използвайки ZDC на ALICE за отчитане на свободните неутрони с един, два или три протона, сътрудничеството определи количествено производството на трите елемента по време на един и същи тест на Големия адронен колайдер. Талият и живакът се произвеждат в много по-големи количества от златото, но последното понастоящем се произвежда с максимална скорост от около 89 000 ядра в секунда от сблъсъци на олово с олово в близост до точката на сблъсък на колайдера ALICE.

Снимка: Unsplash

Виж още: Gears of War става следващата 20-годишна игра с 4К преработка