חלומו של כל אלכימאי: המדענים במאיץ החלקיקים הפכו עופרת לזהב

מדעני CERN הפכו עופרת לזהב באמצעותמאיץ החלקיקיםהחזק ביותר בעולם, ה-Large Hadron Collider בז'נבה. הניסוי, שבוצע על ידי חוקרים משיתוף הפעולה ALICE ב-CERN, הגשים את חלומם העתיק של האלכימאים.

בסדרת ניסויים, גרעיני עופרת הואצו ל-99.999993 אחוז ממהירות האור בתוך הטבעת באורך 27 קילומטר של ה-LHC. כאשר גרעינים במהירות זו עברו קרוב מאוד זה לזה מבלי להתנגש ישירות, נוצרו שדות אלקטרומגנטיים חזקים. שדות אלה גרמו לחלק מגרעיני העופרת לאבד בדיוק שלושה פרוטונים, מה שהפך אותם לזמן קצר לגרעיני זהב, המכילים 79 פרוטונים לעומת 82 בעופרת.

התהליך, הידוע כדיסוציאציה אלקטרומגנטית או פוטודיסאינטגרציה, כולל פליטת פרוטונים וניוטרונים מהגרעין בשל שדות האנרגיה החזקים שנוצרים בכמעט-התנגשויות.

עם זאת, הכמות הכוללת של הזהב שנוצר היא קטנה במיוחד. ניסויי ה-LHC הניבו כ-86 מיליארד שברי גרעיני זהב בין 2015 ל-2018. זה מסתכם בכ-29 פיקוגרם - טריליונית הגרם - מה שהופך אותו לזניח לכל מטרה מעשית. "כמות הזהב שנוצרה ב-LHC היא קטנה ויקרה במיוחד, מה שהופך אותה לחסרת משמעות למטרות מעשיות - טריליוני פעמים פחות ממה שנדרש אפילו לתכשיט הקטן ביותר או טבעת נישואין טיפוסית", דיווח News18.

גרעיני הזהב שנוצרו היו יציבים לרגע חולף והתפרקו כמעט מיד לאחר היווצרותם. הם התקיימו רק לשבריר שנייה לפני שהתפרקו לאוסף חלקיקים. החוקרים זיהו את היווצרות גרעיני הזהב הללו באמצעות קלורימטרים מיוחדים בדרגת אפס (ZDC) בגלאי ALICE. מכשירים אלה מדדו את פליטת השברים הגרעיניים, והמירו את האלכימיה הבלתי נראית הזו לנתונים כמותיים.

בנוסף לזהב, הניסויים הובילו גם ליצירת יסודות אחרים. פליטת פרוטון אחד מעופרת הופכת אותה לתליום, שיש לו 81 פרוטונים, בעוד שפליטת שני פרוטונים מובילה לכספית, עם 80 פרוטונים.

למרות שדרוגים ל-LHC, שכמעט הכפילו את כמות הזהב שנוצר בהשוואה לניסויים קודמים, הכמות נשארת זניחה. כדי להשיג גרם אחד של זהב, המאיץ היה צריך לפעול במשך קוודריליוני שנים - הרבה יותר מגיל היקום.

על ידי תצפית באופן שבו גרעינים אטומיים מתנהגים תחת שדות אלקטרומגנטיים קיצוניים, מדענים יכולים לשפר מודלים תיאורטיים המתארים תהליכים אלה. הבנה כזו חיונית לתפעול מאיצים כמו ה-LHC.