Οι αλχημιστές ήταν οι πρώτοι χημικοί, που κατά το μεσαίωνα προσπαθούσαν να μετατρέψουν τον μόλυβδο και άλλα υλικά, σε καθαρό χρυσό! Από ότι φαίνεται, οι αλχιμήστες δεν είχαν κάνει πού βασικό για να το πετύχουν, τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, του CERN.
Σύμφωνα με μια νέα δημοσίευση, ο Μεγάλο Επιταχυντής Αδρονίων, παρήγαγε 86 δισεκατομμύρια πυρήνες χρυσού, από υπερταχίες δέσμες πυρήνων μολύβγου, κατα τη δεύτερη φάση λειτουργίας του επιταχυντή, μεταξύ 2015 και 2018.
Βέβαια, αυτό στην πραγματικότητα δεν είναι μεγάλη ποσότητα χρυσού, μόνο μερικά τσισεκαρομμυριοστά του γραμμαρίου, ενώ διήρκησαν μόλις μερικά κλάσματα του δευτερολέπτου. Μάλιστα, η ενέργεια που χρειάστηκε για να μετατρέψουν τον μόλυβδο σε χρυσό, ξεπερνάει κατά πολύ την αξία του.
Αυτό που είναι εντυπωσιακό όμως, είναι ο τρόπος με τον οποίο οι φυσικοί ποπσοτικοποιησαν την παραγωγή χρυσού, μετρώντας τον αριθμό των πρωτονίων και των νετρονίων, που εμπλέκονται στις αλληλεπιδράσεις μολύβδου. Αυτό το πέτυχαν χρησιμοποιώντας τους θερμιδομετρητές μηδενικού βαθμού (ZDCs) στον ανιχνευτή ALICE (A Large Ion Collider Experiment).
«Χάρη στις μοναδικές δυνατότητες των ZDCs του ALICE, η παρούσα ανάλυση είναι η πρώτη που ανιχνεύει και αναλύει συστηματικά την υπογραφή της παραγωγής χρυσού στον LHC πειραματικά», εξηγεί η φυσικός Uliana Dmitrieva της συνεργασίας ALICE στο CERN.
Στον περιοδικό πίνακα ο χρυσός και ο μόλυβδος είναι πολύ κοντά. Ο χρυσός έχει 79 πρωτόνια και ο μόλυβδος 82. Αυτό σημαίνει πως μπορούμε να αποσπάσουμε μερικά πρωτόνια, μαζί με λίγα νετρόνια, από ένα άτομο μολύβδου και να οδηγηθούμε σε ένα άτομο χρυσού.
Η διαδικασία θυμίζει τη προέγγιση των αλχημιστών, που ονομαζόταν χρυσοποιία, η οποία όμως στη πράξη δεν ήταν καθόλου απλή. Χρειαζόταν ένας επιταχυντής σωματιδίων που να μπορεί να επιταχύνει τα σωματίδια σε ενέργειες αρκετά υψηλές, ώστε να συγκρουστούν και να μεταβιβάσουν πρωτόνια και νετρόνια.
Με λίγα λόγια, οι αλχημιστές έιχαν καταλάβει πως να μετατρέψουν τον μόλυβδο σε χρυσό, απλά ο τρόπος απαιτεί τεράστια ποσά ενέργειας και τρομερά εξειδικευμένο εξοπλισμο, που προφανώς τον μεσαίωνα δεν υπήρχε. Βέβαια το κόστος όλων αυτών είναι πολύ παραπάνω από όσο χρυσό και αν παράγουμε.
Η συνεργασία ALICE έχει πλέον ποσοτικοποιήσει την παραγωγή χρυσού όχι από πυρήνες μολύβδου που συγκρούονται μεταξύ τους, αλλά από παραλίγο ατυχήματα, με τα σωματίδια μούβδου να πετούν με 99,999993% της ταχύτητας του φωτός, στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων.
Σε αυτές τις ταχύτητες, ο πυρήνας μολύβδου με 82 φορτισμένα πρωτόνια, κάνει το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο να ισχπεδωθεί στον επιταχυτνή, κάθετα προς την κατεύθυνση που ταηξιδεύει. Αυτό δημιουργεί έναν παλμό φωτονίων, όταν δύο πυρήνες περνούς ο ένας αρκετά κοντά από τον άλλο.
Αυτό το αόρατο τέρας, καταστρέφει οτιδήποτε στο πέρασμά του
Τα φωτόνια που παράγονται χτυπούν άλλους πυρήνες μολύβδου και προκαλούν ταλάντευσηστο στην εσωτερική δομή τους, με αποτέλεσμα να εκτοξεύονται νετρόνια και πρωτόνια.
Από αυτή την αντίδραση, εκτός από πυρήνες χρυσού έχουν και άλλα στοιχεία. Για παράδειγμα η αφαίρεση νουκλεονίων μπορεί να παράγει πυρήνα θαλλίου με 123 νετρόνια και 81 πρωτόνια ή έναν πυρήνα υδραργύρου με 121 νετρόνια κι 80 πρωτόνια. Το θάλλιο και ο υδράργυρος παράγονται σε μεγαλύτερες ποσότητες από τον χρυσό. Ο υδράργυρός μάλιστα παράγεται με 89.000 πυρήνες ανά δευτερόλεπτο.
Οι πυρήνες χρυσού υψηλής ταχύτητας στη συνέχεια συγκρούονται με τις πλευρές του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων και αποσυντίθενται σε μια θύελα πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων. Αυτό θα απογοήτευε σίγουρα τους αλχημιστές του Μεσαίωνα.
«Είναι εντυπωσιακό να βλέπουμε ότι οι ανιχνευτές μας μπορούν να χειριστούν μετωπικές συγκρούσεις που παράγουν χιλιάδες σωματίδια», λέει ο φυσικός σωματιδίων Marco van Leeuwen , του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης, εκπρόσωπος της συνεργασίας ALICE, «ενώ είναι επίσης ευαίσθητοι σε συγκρούσεις όπου παράγονται μόνο λίγα σωματίδια κάθε φορά, επιτρέποντας τη μελέτη σπάνιων ηλεκτρομαγνητικών διεργασιών «πυρηνικής μεταστοιχείωσης»».
Τα ευρήματα έχουν δημοσιευτεί στο Physical Review C.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
