تبدیل فلز بی‌ارزش به گنج واقعی

باشگاه خبرنگاران جوان - فیزیکدانان با استفاده از بزرگترین برخورددهنده اتم جهان توانستند سرب را به طلا تبدیل کنند.

بزرگترین دستگاه برخورد دهنده ذرات جهان تقریباً ۸۹ هزار هسته طلا در هر ثانیه تولید می‌کند که این تولیدات از برخورد اتم‌های سرب با یکدیگر و با سرعت نزدیک به نور حاصل می‌شوند.

به نقل از ال‌اس، کیمیاگران قرون وسطی شیفته ایده تبدیل سرب به طلا بودند. مفهومی که به عنوان «کریسوپوئیا»(chrysopoeia) شناخته می‌شود، اما نتایج جدید نشان می‌دهد که آنها احتمالا در صورت جایگزینی «سنگ فلاسفه»(philosopher's stone) با دستگاه شتاب دهنده ذرات، شانس بیشتری برای تولید طلا می‌داشتند.

دانشمندان واحد «برخورددهنده هادرونی بزرگ»(LHC) در «سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای»(CERN) در نزدیکی شهر «ژنو»(Geneva) اعلام کردند که حدود ۸۶ میلیارد هسته طلا در طول دومین دور این شتاب دهنده بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۸ تولید شده است. تمام این تولیدات از برخورد اتم‌های سرب با حدود ۹۹.۹۹۹۹۹۳ درصد سرعت نور ایجاد شده است.

نتیجه این برخورد، مقدار بسیار کمی طلا، معادل ۲۹ تریلیونیم گرم بوده است که پس از تولید، با لوله پرتو برخورد می‌کند و در کسری از ثانیه نابود می‌شود. با این حال، این زندگی و مرگِ تقریباً آنی در یابنده‌های آزمایش «آشکارساز اصلی برخورددهنده هادرونی»(ALICE) یا «آلیس» نشان داده شد.

«مارکو ون لیوون»(Marco van Leeuwen) سخنگوی آزمایش «آلیس» گفت: این موضوع بسیار چشمگیر است که یابنده‌های ما می‌توانند برخوردهای رو در رو را که هزاران ذره تولید می‌کنند، مدیریت کنند. همچنین به برخوردهایی که در آن فقط چند ذره در لحظه و همزمان تولید می‌شوند، حساس هستند و امکان مطالعه فرآیندهای نادر مانند تبدیل هسته‌ای الکترومغناطیسی را فراهم می‌کنند.

کیمیاگران با تکیه بر حدسیات فلسفی ارسطو معتقد بودند که چگالی‌های مشابه سرب و طلا نشانه‌هایی از این دارد که عنصر سرب، بیمار است و می‌توان آن را با تبدیل به طلای ارزشمند، درمان کرد.

با وجود باور اشتباه کیمیاگران، باورهای باستانی آنها حاوی این حقیقت بود که این دو فلز در جدول تناوبی بسیار به یکدیگر نزدیک هستند.

 عنصر طلا ۷۹ پروتون دارد که تنها 3 پروتون کمتر از سرب است. این بدان معناست که برخوردها در شتاب‌دهنده‌های ذرات برای تولید طلا، تنها به 3 پروتون از سرب نیاز دارند. از سوی دیگر، حذف یک یا دو پروتون، به ترتیب عناصر تالیوم و جیوه تولید می‌کند.

فیزیکدانان برای تعیین کمیت این فلزات تولید شده در «LHC» از «حرارت‌سنج‌های صفر درجه»(ZDC) با حساسیت بسیار بالا در این آزمایش استفاده کردند. این حرارت‌سنج‌ها جریان پروتون‌ها و نوترون‌های تولیدشده از میلیاردها برهمکنش ذره‌ای در هر ثانیه داخل برخورددهنده را اندازه‌گیری می‌کنند.

نتایج نشان داد که اگرچه طلا کمتر از تالیوم یا جیوه تولید می‌شود، اما در حال حاضر در سومین آزمایش، با حداکثر سرعت حدود ۸۹ هزار هسته در ثانیه تولید می‌شود.

«اولیانا دمیتریوا»(Uliana Dmitrieva) فیزیکدان آزمایش «آلیس» می‌گوید: این تحلیل حاضر، به لطف قابلیت‌های منحصر به فرد حرارت‌سنج‌های «آلیس»، اولین تحلیلی است که با روشی معین، اثر تولید طلا در «LHC» را به صورت تجربی شناسایی و بررسی می‌کند.

«جان جووت»(John Jowett) یکی دیگر از فیزیکدانان حاضر در این آزمایش افزود: این نتایج، مدل‌های نظری تفکیک الکترومغناطیسی را آزمایش کرده و بهبود می‌بخشند. هدف این بهبودبخشی‌ها درک و پیش‌بینی تلفات پرتو است که محدودیت اصلی عملکرد «LHC» و برخورددهنده‌های آینده است.

منبع: روزنامه هفت صبح