Тайната на алхимиците е разгадана: получаването на злато от олово е възможно, ако разполагате с колайдер и малко квантова магия

Оловото се превръща в злато при скорост 99,999993% от скоростта на светлината.

В Големия адронен колайдер (LHC) оловото се превърна в злато – това съобщава с научна точност колаборацията ALICE в нова статия, публикувана във Physical Review C. Звучи като научна фантастика от средновековните алхимични трактати, но днес това е проверим физически процес, макар и да не е начин за забогатяване.

Идеята за превръщането на евтиното олово в скъпоценно злато е вълнувала умовете от векове. Алхимиците са вярвали, че елементите се различават само по своите „качества“ и могат да бъдат трансформирани от един в друг. Съвременната наука опроверга тези надежди на ниво химия, но с развитието на ядрената физика се оказа, че атомните ядра наистина могат да променят структурата си. Но за това са необходими ускорители на частици, а не колби.

Оловото и златото са тежки елементи и сблъсъкът на ядрата им може да провокира нестабилни състояния, които да доведат до освобождаване на отделни частици. Така в ALICE се изучават т.нар. ултрапериферни сблъсъци, когато два оловни йона прелитат един покрай друг с изключителна скорост (почти скоростта на светлината), без да се сблъскват директно. Но дори и при това „докосване от разстояние“ мощните им електромагнитни полета генерират фотони, които могат да взаимодействат с ядрата.

Когато такъв фотон попадне в оловно ядро, той възбужда неговата структура и предизвиква изхвърляне на неутрони и протони. Оловото има 82 протона, а златото – 79. Изхвърлянето на три протона прави тази трансмутация физически възможна. Точно такива случаи са регистрирани от детекторите на ALICE.

С помощта на специален детектор изследователите от ZDC са изчислили броя на взаимодействията, при които ядрото губи от един до три протона. Всеки подобен процес съответства на превръщането на оловото в друг елемент: талий, живак или злато. Производството на злато е най-рядко, но по време на втория етап от работата на колайдера (2015-2018 г.) са регистрирани повече от 86 милиарда такива ядра. По отношение на масата това са около 29 пикограма – буквално прашинка на везната.

Въпреки че броят на тези трансформации се е удвоил в настоящата фаза на колайдера, обемите остават микроскопични. Тези златоносни ядра живеят само част от секундата и при сблъсъка със стените на ускорителя веднага се разрушават, превръщайки се в поток от субатомни частици.

Въпреки това постижението само по себе си е впечатляващо. То е не само експериментално потвърждение на възможността за трансмутация на тежките елементи чрез електромагнитни процеси, но и полезен принос към разбирането на механизмите на загубите на лъчите, които пречат на работата на ускорителите. За бъдещите колайдери тези знания ще бъдат от решаващо значение.

Така че, ако алхимията е намерила своята реализация в съвременната наука, то е единствено в духа на обучението, а не на обогатяването. Една сбъдната приказка – но в стила на физиците.