Visul alchimiștilor a devenit realitate.Timp de secole, ei au încercat să transforme metalele comune în aur, un fenomen cunoscut sub numele de chrysopoeia. Acum, datorită progreselor făcute în fizica nucleară, această aspirație străveche a devenit în mod neașteptat o realitate.
Visul alchimiștilor a devenit realitate. Cum a reușit CERN transformarea plumbului în aur?
Astfel, la marele accelerator de particule Large Hadron Collider (LHC) al Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN), oamenii de știință au observat un proces real și măsurabil de transmutare a plumbului în aur, conform unui articol publicat recent în revista Physical Review Journals, potrivit home.cern.
Transformarea observată în cadrul proiectului științific ALICE se bazează pe fenomene și mecanisme fizice de înaltă energie care pot apărea numai în condiții extreme, precum cele recreate în coliziunile de ioni grei de la LHC.
Citește și: Ce este „boala Nobel” ce-i afectează pe câștigătorii premiului? Albert Einstein: „Mă simt un escroc”
În special, aceasta implică un tip de interacțiune cunoscut sub numele de „coliziune ultraperiferică”, în care nucleele de plumb - fiecare conținând 82 de protoni - se apropie la viteze apropiate de cea a luminii fără a se ciocni direct, generând câmpuri electromagnetice intense capabile să inducă reacții subatomice neobișnuite.
Atunci când aceste câmpuri acționează asupra nucleelor, ele pot emite impulsuri fotonice extrem de scurte, care apoi interacționează cu alte particule din nucleul apropiat.
Acest fenomen, cunoscut sub numele de „disociere electromagnetică”, poate destabiliza structura internă a nucleului și provoca ejectarea de protoni și neutroni.
Detectorul ALICE a observat transformarea plumbului în aur - Foto: CERN
În cazul specific al creării aurului, procesul necesită ca un nucleu de plumb să piardă trei protoni, reducându-și numărul atomic de la 82 la 79, ceea ce corespunde aurului (Au).
Acest mecanism, care a fost teoretizat, dar nu a fost observat sistematic până în prezent, a fost măsurat datorită capacităților unice ale detectorului ALICE, în special prin intermediul calorimetrelor sale de grad zero (ZDC).
Citește și: Cine e românca ce a luat Premiul Nobel pentru cel mai mare experiment din istorie? Neștiută în țară
Conform datelor colectate, experimentul ALICE a detectat că, deși producția de aur este mult mai puțin frecventă decât cea a altor elemente vecine, aproximativ 89 000 de nuclee de aur sunt generate pe secundă la punctul de coliziune LHC din coliziunile nucleelor de plumb.
Cu toate acestea, aceste particule de aur apar cu o energie atât de mare încât lovesc imediat conducta fasciculului sau colimatoarele acceleratorului, fragmentându-se aproape instantaneu în protoni, neutroni și alte particule elementare.
În consecință, aurul produs există doar pentru o fracțiune infimă de secundă și nu poate fi colectat sau stocat.
Aceste dispozitive au permis cercetătorilor să numere cu precizie evenimentele în care nucleele au emis zero, unul, doi sau trei protoni - întotdeauna însoțite de cel puțin un neutron - indicând posibila formare de noi nuclee de plumb, taliu, mercur și, mai rar, aur.
În timpul celui de-al doilea ciclu operațional al LHC, care a avut loc între 2015 și 2018, se estimează că s-au format aproximativ 86 de miliarde de nuclee de aur, ceea ce reprezintă aproximativ 29 de picograme - de 30 de milioane de ori mai puțin decât greutatea unui fir de praf.
Deși progresele tehnologice au permis ca această cifră să se dubleze în actuala Run 3 a colizionatorului, volumul total rămâne neglijabil din orice punct de vedere practic, în special pentru cei care încă visează să facă bijuterii din particule subatomice.
„Este impresionant să vedem cum detectoarele noastre pot înregistra coliziuni frontale care generează mii de particule și, în același timp, să fie suficient de sensibile pentru a detecta evenimente în care sunt implicate doar câteva particule”, a declarat Marco Van Leeuwen, purtător de cuvânt al colaborării ALICE.
„Această dualitate instrumentală a fost esențială în detectarea, pentru prima dată în mod sistematic, a semnăturii experimentale a producției de aur la LHC”.
Citește și: Fizicianul care a descoperit ”particula lui Dumnezeu” a murit. Avea 94 de ani
La rândul său, Uliana Dmitrieva, de asemenea membră a ALICE, a subliniat că datorită capacității unice a ZDC-urilor, această analiză de pionierat a fost posibilă.
John Jowett, un alt membru al echipei, a subliniat că aceste rezultate nu numai că extind cunoștințele fundamentale despre disocierea electromagnetică, dar ajută și la rafinarea modelelor teoretice esențiale pentru înțelegerea și predicția pierderilor fasciculului - un factor critic pentru optimizarea performanței atât a LHC, cât și a viitoarelor acceleratoare de particule.
