Splnený sen alchymistov. V CERN-e premenili olovo na zlato pomocou extrémnych kolízií
Vedcom z CERN-u sa podarilo pozorovať premenu olova na zlato pomocou extrémne silných kolízií v LHC. Tento jadrový proces však vytvára len nepatrné množstvo zlata a len na veľmi krátky čas.
Vedci z ALICE publikovali v časopise Physical Review Journals merania, ktoré identifujú proces premeny olova na zlato v LHC (Veľkom hadrónovom urýchľovači) CERN-u.
Tento proces je výsledkom kolízií medzi olovenými jadrami, ktoré vytvárajú silné elektromagnetické polia a spôsobujú vznik zlata. Tento objav je enormne zaujímavý.
Transformácia olova na zlato bola snom stredovekých alchymistov. Tí sa stáročia pokúšali získať zlato rôznymi chemickými metódami. Avšak až s nástupom jadrovej fyziky sa ukázalo, že chemickými reakciami je teoreticky možné premeniť olovo na zlato. Dnes však môžeme pozorovať, že na základe jadrových procesov sa olovo môže naozaj transformovať na zlato. Je však nutné zdôrazniť, že len na veľmi krátky čas.
Tento proces sa neuskutočňuje prostredníctvom tradičných chemických reakcií, ale prostredníctvom vysokoenergetických kolízií medzi olovenými jadrami. Takýto proces môže vzniknúť len vo veľmi výkonných urýchľovačoch častíc, akým je napríklad LHC. Tieto kolízie vytvárajú stav hmoty známy ako kvarkovo-gluonová plazma. Tá existovala počas veľmi krátkeho obdobia po Veľkom tresku.
Čo je ALICE?
Oveľa častejšie, než pri samotných zrážkach, dochádza k interakciám, kde sa jadrá iba tesne minú. V týchto prípadoch silné elektromagnetické polia spôsobujú fotónové interakcie, ktoré vedú k ďalším javom, ako je vytváranie malých množstiev zlata.
Neprehliadni
ALICE (A Large Ion Collider Experiment) je jedným z veľkých experimentov v CERN-e, ktorý sa zameriava na štúdium vysokoenergetických zrážok medzi ťažkými iónmi, ako je olovo. Cieľom tohto experimentu je lepšie pochopiť vlastnosti a správanie sa hmoty pri extrémne vysokých teplotách a hustotách, ktoré existovali v raných fázach vesmíru, len niekoľko milióntin sekundy po Veľkom tresku.
Olovené jadrá obsahujú 82 protónov. Tie sú schopné vytvárať silné elektromagnetické pole. Keď sa pohybujú rýchlosťou rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla – 99,999993 % rýchlosti svetla, toto pole sa stláča a vytvára krátkodobý impulz fotónov. Tieto impulzy môžu spustiť proces elektromagnetickej disociácie. Fotóny interagujú s jadrami a spôsobujú uvoľnenie malého počtu protónov a neutrónov. Aby sa vytvorilo zlato (jadro s 79 protónmi), je potrebné z oloveného jadra odstrániť tri protóny. Tento proces bol práve zaznamenaný detektormi v ALICE.
ALICE tím použil kalorimetry nulového uhla (ZDC), aby počítal interakcie fotón–nucleus, ktoré viedli k uvoľneniu 0, 1, 2 alebo 3 protónov, pričom vždy aspoň jeden neutrón bol prítomný. Tieto interakcie sú spojené s produkciou rôznych prvkov, ako je olovo, thallium, ortuť a zlato. Vznik zlata nie je tak častý ako produkcia thallia alebo ortuti. ALICE zistil, že LHC dokáže vytvoriť zlato rýchlosťou približne 89 000 jadier (zlata) za sekundu počas kolízií olova.
Tieto jadrá zlata vznikajú s veľmi vysokou energiou. Po zrážke zasiahnu potrubie LHC alebo kolimátory a okamžite sa rozpadnú na jednotlivé protóny, neutróny a ďalšie častice. Zlato existuje len veľmi krátky čas. Aktuálne ho nemožno využiť na výrobu šperkov, hoci v laboratórnych podmienkach vzniká.
Koľko zlata v urýchľovači už vyrobili?
ALICE tím vo svojej analýze zistil, že počas druhej fázy prevádzky LHC (2015–2018) bolo vytvorených približne 86 miliárd takýchto jadier. V hmotnosti to však predstavuje iba neuveriteľných 29 pikogramov. Vďaka zlepšeniu svetelnosti LHC v tretej fáze sa množstvo vytvoreného zlata takmer zdvojnásobilo. Stále je to miliardykrát menej, než by bolo potrebné na výrobu zlata na šperky.
Aj keď stredovekí alchymisti by sa potešili z myšlienky, že sa zlato skutočne dá „vytvoriť“, ich túžby po bohatstve boli opäť rozptýlené. Tento objav však prináša dôležité informácie pre jadrovú fyziku. Praktické využitie procesu sa dá využiť pri predpovedaní strát lúčov a zlepšení výkonu LHC a budúcich urýchľovačov.
Komentáre