INFINITY (Вселенная Космос Земля)

9 мая

Алхимия XXI века: как БАК превращает свинец в золото.

Свинец → золото: как коллайдер осуществил мечту алхимиков.
Коллаборация ALICE, работающая на Большом адронном коллайдере (БАК) в ЦЕРНе, опубликовала в журнале Physical Review Journals результаты измерений, подтверждающих трансмутацию ядер свинца в золото.
Алхимия XXI века: как БАК превращает свинец в золото. - 975077279819
Это достижение символически перекликается с многовековой мечтой алхимиков — хризопеей, или искусственным получением золота из неблагородных металлов. Однако в отличие от алхимических попыток, основанных на химических процессах, современная ядерная физика позволяет преобразовывать элементы через ядерные реакции.

Средневековые алхимики ошибочно полагали, что свинец можно превратить в золото химическими методами, поскольку их плотности близки. Однако с развитием ядерной физики в XX веке стало ясно, что такие превращения требуют изменения числа протонов в ядре.

Естественные процессы радиоактивного распада или искусственная бомбардировка нейтронами и протонами уже позволяли получать золото из других элементов, но механизм, изученный ALICE, основан на принципиально ином подходе — использовании экстремальных электромагнитных полей в релятивистских столкновениях ядер.
Алхимия XXI века: как БАК превращает свинец в золото. - 975077637963
Методология эксперимента.
На БАК ядра свинца разгоняются до 99,999993% скорости света. При таких энергиях возможны два типа взаимодействий:
1. Лобовые столкновения, создающие кварк-глюонную плазму — состояние материи, существовавшее в ранней Вселенной.
2. Электромагнитные взаимодействия, когда ядра пролетают близко друг к другу, не сталкиваясь. В этом случае их мощные электромагнитные поля (обусловленные 82 протонами в ядре свинца) генерируют импульсы высокоэнергетических фотонов.

Эти фотоны взаимодействуют с ядрами, вызывая электромагнитную диссоциацию — процесс, при котором ядро теряет протоны и нейтроны. Для превращения свинца (Pb, 82 протона) в золото (Au, 79 протонов) необходимо удалить три протона. Детекторы ALICE, включая нулевые калориметры (ZDC), фиксируют такие события, регистрируя выбросы нейтронов и протонов.
Алхимия XXI века: как БАК превращает свинец в золото. - 975077666635
// Иллюстрация ультрапериферического столкновения, когда два пучка ионов свинца ( 208 Pb) на БАК проходят близко друг к другу, не сталкиваясь. В процессе электромагнитной диссоциации фотон, взаимодействующий с ядром, может возбуждать колебания его внутренней структуры и приводить к выбросу небольшого количества нейтронов (два) и протонов (три), оставляя ядро ​​золота ( 203 Au) позади. © CERN //

Результаты и их значение.
Анализ данных второго запуска (Run 2, 2015–2018) показал, что БАК производит около 89 000 ядер золота в секунду в точке столкновения ALICE. За весь период Run 2 было создано 86 миллиардов ядер золота, что эквивалентно 29 пикограммам. В Run 3 (2022–2025) светимость коллайдера увеличилась, и выход золота почти удвоился, но пока даже эти количества ничтожны для практического использования.

Научные и технологические последствия.
Физика высоких энергий: Исследование подтверждает теоретические модели электромагнитной диссоциации и расширяет понимание ядерных процессов в экстремальных условиях.
Оптимизация коллайдеров: Результаты помогают прогнозировать потери пучка, что критически важно для работы БАК и проектирования будущих коллайдеров.

Символический аспект:
Хотя алхимическая мечта технически реализована, экономическая нецелесообразность подчеркивает разрыв между научными достижениями и прикладными возможностями.

Эксперимент ALICE демонстрирует, что трансмутация элементов возможна в условиях релятивистских столкновений тяжелых ядер, но остается лабораторным феноменом без перспектив промышленного применения. Тем не менее, работа вносит важный вклад в ядерную физику и открывает новые направления для изучения электромагнитных взаимодействий в высокоэнергетических системах.

Источник: ab-news...
#квантовая физика
•

Комментарии