欧洲核子研究中心的巨型强子对撞机(LHC)近期完成了一项令人瞩目的成就:成功将铅元素转变成了黄金。这一过程,尽管持续时间极短,仅为大约一微秒,并且耗资巨大,但实现了17世纪炼金术士们梦寐以求的愿望,即在现代物理学领域实现了“点石成金”的奇迹。
就在刚刚,物理学家们将十七世纪炼金术士的梦想变成了现实!
LHC实验不会制造出大量的金块,然而,在铅离子束中,某些粒子在短短一微秒内就能转变为黄金。
喜讯传来,他们借助大型强子对撞机(LHC)这一先进设备,成功地将铅元素转化为了黄金。
坏消息是,整个过程只有短短一瞬间,而且成本高的吓人。
在瑞士的日内瓦周边,欧洲核子研究中心(CERN)见证了一场令人称奇的“点石成金”的魔法表演。
在耗资数十亿美元建成的LHC中,铅离子发生了猛烈的对撞。
CERN的ALICE探测器
在遥远的过去,化学界一直怀揣着将低廉的铅金属转变为珍贵黄金的宏伟愿景。
铅的原子核内质子数为82,而金的原子核内质子数则为79,二者之间的质子数差异如此之大,化学手段根本无法将其消除。
然而,CERN的研究人员现在却做到了!
他们促使铅离子以近乎光速的速度相互碰撞。然而,偶尔这些离子并非正面碰撞,而是仅仅轻轻擦肩。
此刻,环绕离子的强大电磁场激发出能量脉冲,该脉冲促使正前方的铅原子核释放出三个质子,随即,令人称奇的现象出现了——
铅原子变成了黄金!
ALICE实验在LHC中,通过对碰撞产生的碎片进行筛选,捕捉到了那些将普通物质转化为珍稀元素的神奇时刻。
该团队于5月7日在顶尖期刊《物理评论》上发表的研究成果显示,在2015至2018年期间,大型强子对撞机(LHC)的碰撞实验共生成了约860亿个金原子核,其质量大约相当于29万亿分之一克。
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这些金原子极为不稳定,运动速度极快,它们的存在时间大约仅有1微秒,随后不是与实验设备相撞,就是分解为其他类型的粒子。
在ZP和ZN样本中,EMD事件释放的能量介于七至八个中子之间,其与ZPC与ZNC(左侧)以及ZPA与ZNA(右侧)之间存在关联性。
在大型强子对撞机LHC中,铅离子碰撞之际,黄金便随之诞生,然而,迄今为止,唯有ALICE实验的探测器能够成功记录下这一现象。
对圆圈所标示的测量值进行考察,同时对比通过RELDIS(实线直方图)方法计算得出的特定数量中子i与单个质子共同在208Pb核中产生的UPCs的发射截面。
ALICE项目组中的物理学家乌利安娜·德米特里耶娃指出,这项研究标志着「我们首次能够通过实验手段,对大型强子对撞机中产生的黄金进行系统性的探测与解析」。
纽约石溪大学的物理学家Jiangyong Jia指出,早在2002年至2004年间,CERN的加速器SPS便已成功观测到铅元素转变为金元素的奇特现象。
此次实验的能量水平显著提升,黄金生成的可能性也随之增加,同时,所观测到的现象也更为明显和易于辨认。
尽管他们已成功掌握了将铅转化为金的技术,然而CERN的研究团队并未打算将这一炼金之术作为其副业。
他们指出,进行这项实验的目的是为了更深入地探究光子如何影响原子核,这一发现有望增强大型强子对撞机(LHC)的表现能力。Jiangyong Jia强调:“对这一过程的认知对于确保束流的品质和稳定性极为关键。”
大型强子对撞机(LHC)
大型强子对撞机(LHC)有过辉煌的成果。
2012年,科学家们成功发现了希格斯玻色子,这一发现标志着物理学领域的一项重大成就得以实现。
此次重大进展证实了物理学家对宇宙中粒子及其相互作用所持的最优理论——标准模型的有效性。
LHC的建造费用总计达到了92亿美元,这一数字涵盖了三次重大升级改造。进入第三代,LHC拥有了更丰富的数据资源、更先进的探测设备,以及一系列创新的技术手段。
在2018至2022年大型强子对撞机停运期间,ALICE实验的探测器经历了升级改造。
我们此刻正充满热情地着手,墨西哥普埃布拉自治大学(BUAP)的粒子物理学家Isabel Pedraza表示,我坚信,在第三轮的实验中,我们将发现一些前所未有的现象。
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