欧洲核子研究中心(CERN)近日证实,在大型强子对撞机(LHC)进行的实验中,成功观测到铅原子在近光速撞击下,短暂转化成金原子的现象。这项成果虽不能制造出饰品用的黄金,却为古代“炼金术”的传说加上科学的实证。
CERN ALICE(A Large Ion Collider Experiment)团队通过一系列铅与铅的“近撞”实验,量度高能带电原子在未直接碰撞下所引发的强烈电磁场,这些场能足以击出质子,使铅原子失去3个质子后变成金原子。根据发表在《Physical Review C》期刊的最新研究报告,Run 2(2015至2018年)期间已产生约860亿个金原子核,虽然这些原子只存在不到一微秒,但科学家首次能系统化探测这种“现代炼金”的过程。
ALICE利用零度热量探测器(ZDC)统计各种质子损失事件,其中包括铅原子失去一个质子转变为铊、两个质子变成汞,以及三个质子产生金原子。虽然产生铊和汞的次数远多于黄金,但团队仍成功估算出黄金产量达每秒最多89,000个原子核。
这些金原子高速冲出实验区,在撞上管壁或粒子束拦截设备前迅速分解成其他粒子,整个过程极短促,产出的总黄金质量仅为29皮克(0.000000000029克),即使Run 3的产量已接近倍增,距离制作一件金饰仍有数以万亿计的距离。
ALICE发言人Marco Van Leeuwen表示,能够同时处理每次碰撞产生上千粒子的极端事件,以及每次仅发布几个粒子的微细转变,是ALICE侦测器的重要突破。实验不仅提升电磁解离模型准确度,也有助预测粒子束损耗,对未来大型对撞机如“未来环形对撞机”(FCC)设计提供参考。
这场“炼金术”的实现离不开LHC内长达27公里的粒子加速器,通过极接近光速的铅原子加速,模拟宇宙诞生初期的夸克胶子等离子体,让人类能进一步追溯物质起源。
来源:CERN