Wielki Zderzacz Hadronów spełnia sen alchemików o przemianie pierwiastków w złoto

Spis treści:

1. Alchemia: pramatka współczesnej nauki
2. Jak Wielki Zderzacz Hadronów przemienił ołów w złoto?

W eksperymencie przeprowadzonym przez w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w ośrodku CERN pod Genewą zaobserwowano proces przemiany ołowiu w złoto. To pierwsza taka obserwacja. Eksperyment jest częścią projektu ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Jego celem jest badanie zderzeń ciężkich jonów – głównie jąder ołowiu – przy ekstremalnie wysokich energiach, aby odtworzyć warunki panujące tuż po Wielkim Wybuchu.

Alchemia: pramatka współczesnej nauki

Alchemia to praktyka, która rozwijała się od starożytności do XVII wieku. Łączyła elementy chemii, filozofii, mistycyzmu i astrologii. Jej głównym celem była przemiana metali nieszlachetnych (np. ołowiu) w złoto – proces zwany transmutacją. Alchemicy wierzyli, że możliwe jest stworzenie tzw. kamienia filozoficznego – substancji, która miała umożliwiać tę przemianę. Próbowali też stworzyć panaceum (lek na wszystkie choroby), eliksir nieśmiertelności oraz homunkulusa (sztucznego człowieka).

Alchemia narodziła się w starożytnym Egipcie i Grecji, a rozwijała się w świecie arabskim (słowo „alchemia” powstało od arabskiego „al-kīmiyā”). Później została przejęta i przekształcona w średniowiecznej Europie, gdzie rozkwitła w epoce renesansu. Choć nie osiągnięto celu przemiany metali w złoto, alchemia przyczyniła się do rozwoju nowoczesnej chemii poprzez eksperymenty, rozwój aparatury i obserwacje. Alchemią parali się też znani dziś odkrywcy, m.in. astronom Tycho Brahe.

Żadna reakcja chemiczna nie może doprowadzić do zmiany jednego pierwiastka w inny. Dopiero epoka energii atomowej pozwoliła na tego typu przemiany, a nawet tworzenie nowych pierwiastków. W Wielkim Zderzaczu Hadronów w ośrodku CERN pod Genewą udało się właśnie dokonać transmutacji ołowiu w złoto.

Jak Wielki Zderzacz Hadronów przemienił ołów w złoto?

W opublikowanym w czasopiśmie „Physical Review C” artykule opisano, jak w wyniku zderzeń wzbudzonych atomów ołowiu dochodzi do przemiany tego pierwiastka w złoto.  Jądra ołowiu są poddane tzw. zderzeniom ultraperyferyjnym (mijają się bez bezpośredniego kontaktu). W ich wyniku dochodzi do oddziaływań elektromagnetycznych, które mogą prowadzić do emisji fotonów. Fotony te oddziałują z jądrami ołowiu, powodując ich wzbudzenie i emisję protonów oraz neutronów.

Aby przekształcić jądro ołowiu (82 protony) w jądro złota (79 protonów), konieczne jest usunięcie trzech protonów. Dokładnie ten proces zaobserwowano podczas opisywanego eksperymentu w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Został zarejestrowany przez detektory, które umożliwiły precyzyjne pomiary liczby emitowanych cząstek. Dzięki temu udało się zidentyfikować przypadki, w których dochodziło do powstania jąder złota.

Choć ilości powstającego w ten sposób złota są niewielkie i proces ten nie ma praktycznego zastosowania w produkcji tego metalu, stanowi on ważne osiągnięcie w fizyce jądrowej. I symbolicznie pokazuje, jak historia zatoczyła koło i spełniło się marzenie alchemików.

Źródło: Physical Review C

Nasza autorka

Magdalena Rudzka

Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.