Tím vedcov z kolaborácie ALICE v CERNe prvýkrát systematicky zdokumentoval vznik atómových jadier zlata z atómových jadier olova v podmienkach Veľkého hadrónového urýchľovača (LHC). Výsledky výskumu, publikované v žurnále Physical Review C, ukazujú, že počas druhého chodu LHC v rokoch 2015 až 2018 vzniklo približne 86 miliárd jadier zlata ako vedľajší produkt unikátneho typu jadrových reakcií.

Proces neprebiehal pri klasických čelných zrážkach, ale pri tzv. „blízkych míňaniach“, keď sa olovené jadrá pohybovali takmer rýchlosťou svetla a prešli tesne vedľa seba. V takýchto situáciách dochádza k silnej elektromagnetickej interakcii, ktorá môže narušiť stabilitu jadier a viesť k odštiepeniu protónov a neutrónov, čím sa mení samotná identita atómu. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Ako funguje premena olova na zlato

Na periodickej tabuľke sú olovo (protónové číslo 82) a zlato (protónové číslo 79) pomerne blízko. Odstránením niekoľkých protónov a neutrónov z oloveného jadra môže vzniknúť jadro zlata. Presne tento jav sa podarilo zaznamenať pomocou špecializovaných detektorov ALICE s názvom ZDC (zero degree calorimeter), ktoré sú schopné identifikovať výtrysky voľných neutrónov a zaznamenať zriedkavé prípady tzv. jadrovej transmutácie.

„Vďaka jedinečným schopnostiam ALICE ZDC je táto analýza prvá, ktorá systematicky deteguje a analyzuje podpis produkcie zlata na LHC,“ vysvetľuje fyzička Uliana Dmitrieva z experimentu ALICE.

Okrem zlata vedci zaznamenali aj tvorbu ďalších prvkov, konkrétne ortuti a tália, ktoré vznikajú rovnakým mechanizmom, teda odštiepením častíc z oloveného jadra. Hoci sa pri experimentoch vytváralo viac ortuti a tália, než zlata, aj tak ho ALICE dokázal detegovať v množstve 89 000 jadier za sekundu.

Kvapka zlata pre vedu

Celkovo sa za celé obdobie druhého behu LHC vytvorilo len 29 pikogramov zlata, čo je množstvo menšie než veľkosť baktérie. Navyše tieto jadrá nemajú dlhé trvanie. Prakticky okamžite sa rozpadnú po náraze do stien urýchľovača. Hoci alchymisti by zrejme boli sklamaní, no moderní vedci to vidia inak.

CERN

„Je pôsobivé vidieť, že naše detektory zvládajú čelné zrážky produkujúce tisíce častíc,“ uviedol Marco van Leeuwen z Univerzity v Utrechte, hovorca ALICE. „A zároveň sú dostatočne citlivé na zriedkavé elektromagnetické procesy transmutácie.“

V konečnom dôsledku nejde o výrobu zlata ako suroviny, ale o potvrdenie fyzikálnych modelov, ktoré opisujú správanie sa hmoty pri extrémnych energiách.

Čítajte viac z kategórie: Novinky