?
LHC实验无法制造大块金锭，但铅离子束中的部分粒子可暂时转化为金原子核。图片来源：Zen Rial/Getty
本报讯 欧洲核子研究中心（CERN）利用大型强子对撞机（LHC）首次把铅变成了金。尽管这种元素嬗变过程极其短暂——仅持续了极其短暂的时间，且耗资巨大，但仍意味着17世纪炼金术士的梦想终于实现了。相关论文5月7日发表于《物理评论杂志》。
早期的化学家曾希望利用化学手段将储量丰富的铅转化为珍贵的黄金。但由于两种元素之间质子数的差异，使得这种转化在化学层面无法实现。
如今，CERN的物理学家通过将瞄准彼此的铅离子束以接近光速的速度对撞，从而实现了这一壮举。
CERN是位于瑞士日内瓦附近的欧洲粒子物理学实验室。在这里，耗资数十亿美元的LHC在每次实验中都会将铅离子撞击在一起。当两个铅离子“擦身而过”而非“正面碰撞”时，离子周围的强电磁场会产生能量脉冲，促使迎面而来的铅核喷射出3个质子，最终将铅（82个质子）转变为金（79个质子）。
LHC的大型重离子对撞实验（ALICE实验）从碰撞碎片中筛选出这些嬗变案例。研究团队发布的分析报告显示，2015年至2018年间，LHC的碰撞产生了860亿个金原子核，总质量约29万亿分之一克。在撞击实验装置或衰变为其他粒子之前，这些不稳定的高速运动的金原子核平均仅存在约1微秒。
只要LHC进行铅束对撞实验就会产生金，但只有ALICE实验的探测器能够捕捉到这一过程。ALICE合作组成员Uliana Dmitrieva表示，这项分析“首次通过实验系统性探测并解析了LHC产金过程的特征信号”。
美国纽约州立大学石溪分校的物理学家Jiangyong Jia指出，CERN的另一台名为超级质子同步加速器（SPS）的装置曾在2002年至2004年间观测到铅转变为金的现象。但他补充说，最新实验的能量更高，产金概率大幅提升，观测结果也更为清晰。
CERN的研究人员暂时没有将产金作为副业的打算，但他们表示，更好地理解光子改变原子核的过程有助于提升LHC的性能。Jia强调，理解此类过程对控制光束质量和稳定性至关重要。（李木子）
相关论文信息：
10.1103/PhysRevC.111.054906
0 条