Descoperire neobișnuită făcută la CERN: Fizicienii au transformat plumbul în aur, după ce au imitat Big Bang

O descoperire neobișnuită a fost făcută la Acceleratorul de particule Large Hadron Collider de la CERN din Geneva, Elveția, acolo unde oamenii de știință lucrau la experimentul ALICE. Fizicienii, care intenționau să imite starea universului imediat după Big Bang, au avut surpriza să transforme în mod accidental plumbul în aur.

Alchimiștii medievali visau să transforme plumbul în aur. Astăzi știm că plumbul și aurul sunt elemente diferite și că niciun proces chimic nu poate transforma unul în celălalt. Cu toate acestea, în timp ce izbeau atomi de plumb unii de alții la viteze extrem de mari, în efortul de a imita starea universului imediat după Big Bang, fizicienii de la CERN au produs întâmplător cantități mici de aur din plumb, potrivit Independent.

De fapt, fizicienii au obținut cantități extrem de mici: un total de aproximativ 29 de trilioane de grame. Protonii se găsesc în nucleul unui atom. Cum pot fi scoși? Ei bine, protonii au o sarcină electrică, ceea ce înseamnă că un câmp electric îi poate trage sau împinge. Plasarea unui nucleu atomic într-un câmp electric ar putea realiza acest lucru.

Cu toate acestea, nucleele sunt ținute împreună de o forță foarte puternică, cu o rază foarte scurtă de acțiune, cunoscută în mod imaginativ sub numele de forță nucleară tare.

Aceasta înseamnă că este necesar un câmp electric extrem de puternic pentru a scoate protonii - de aproximativ un milion de ori mai puternic decât câmpurile electrice care creează fulgere în atmosferă.

Modul în care oamenii de știință au creat acest câmp a fost să emită fascicule de nuclee de plumb unul către celălalt la viteze incredibil de mari - aproape de viteza luminii. Când nucleele de plumb intră într-o coliziune frontală, intră în joc forța nucleară tare și ajung să fie complet distruse. Dar, mai frecvent, nucleele au o coliziune la limită și se afectează reciproc doar prin intermediul forței electromagnetice.

Producerea de aur la accelerator este mai degrabă o pacoste

Intensitatea unui câmp electric scade foarte repede pe măsură ce te îndepărtezi de un obiect cu o sarcină electrică (cum ar fi un proton). Însă la distanțe foarte scurte, chiar și o sarcină electrică mică poate crea un câmp foarte puternic.

Așadar, atunci când un nucleu de plumb atinge pur și simplu un altul, câmpul electric dintre ele este imens. Câmpul rapid schimbător dintre nuclee îi face să vibreze și, ocazional, să elibereze câțiva protoni. Dacă unul dintre ei eliberează exact trei protoni, nucleul de plumb s-a transformat în aur.

În experimentul ALICE de la CERN, se folosesc detectoare speciale numite calorimetre de grad zero pentru a număra protonii extrași din nucleele de plumb.

Oamenii de știință care lucrează la experimentul ALICE de la Acceleratorul de particule de la Geneva calculează că, în timp ce se ciocnesc fascicule de nuclee de plumb, produc aproximativ 89.000 de nuclee de aur pe secundă. De asemenea, au observat producerea altor elemente: taliu, care este ceea ce se obține atunci când se ia un proton din plumb, precum și mercur (doi protoni).

Odată ce un nucleu de plumb s-a transformat prin pierderea de protoni, acesta nu se mai află pe orbita perfectă care îl menține în circulație în interiorul conductei fasciculului de vid al acceleratorului de particule Large Hadron Collider. În câteva microsecunde, se va ciocni de pereții acestuia.

Acest efect face ca fasciculul să fie mai puțin intens în timp. Așadar, pentru oamenii de știință, producerea de aur la accelerator este, de fapt, mai degrabă o pacoste decât o binecuvântare. Cu toate acestea, înțelegerea acestei alchimii accidentale este esențială pentru a da sens experimentelor - și pentru a proiecta experimente și mai mari în viitor.