Marzenie alchemików spełnione: ołów zamieniony w złoto w LHC

Marzenie alchemików spełnione: ołów zamieniony w złoto w LHC

NEWSWEEK — opublikowano 9 maja 2025.

Fizycy obserwowali przemianę ołowiu w złoto podczas eksperymentu jądrowego w Wielkim Zderzaczu Hadronów, najpotężniejszym akceleratorze cząstek świata, spełniając marzenie średniowiecznych alchemików.

Przez wieki chrysopoeia, czyli przemiana ołowiu w złoto, uchodziła za nierealną. Mimo podobnej gęstości pierwiastki różnią się chemicznie i nie można przekształcić ich zwykłymi procesami chemicznymi.

Mikroskopijne ilości złota można jednak wytwarzać w ALICE (A Large Ion Collider Experiment), jednym z czterech głównych eksperymentów LHC w CERN.

ALICE bada fizykę ciężkich jonów i materię przy ogromnych gęstościach energii. Zderzenia jąder ołowiu odtwarzają plazmę kwarkowo-gluonową, istniejącą przez milionowe części sekundy po Wielkim Wybuchu.

Złoto nie powstaje jednak w bezpośrednich zderzeniach, lecz gdy jądra ołowiu mijają się w bardzo małej odległości.

„To wspaniałe, że detektory analizują zarówno bezpośrednie zderzenia tworzące tysiące cząstek, jak i zdarzenia dające tylko kilka, umożliwiając badanie elektromagnetycznej transmutacji jądrowej” — powiedział rzecznik ALICE Marco van Leeuwen.

Tunele akceleratora LHC — zdjęcie: Getty Images.

Gdy jądra mijają się tak blisko siebie, silne pola elektromagnetyczne wokół szybkich jąder tworzą krótkie impulsy fotonów. Trafiając w jądro, mogą powodować dysocjację elektromagnetyczną, wybijając protony i neutrony. W rzadkich przypadkach z jądra ołowiu usuwane są trzy protony, pozostawiając złoto.

Zespół wykorzystał specjalistyczne kalorymetry Zero Degree Calorimeters (ZDC). Liczba uwolnionych protonów i neutronów pozwoliła odróżnić złoto od innych ciężkich pierwiastków, takich jak tal i rtęć.

Jądra złota żyją niestety krótko. Lecąc niemal z prędkością światła, uderzają w ściany lub elementy akceleratora i niemal natychmiast rozpadają się na mniejsze cząstki.

Podczas drugiego etapu pracy LHC, w latach 2015–2018, wytworzono około 86 mld jąder złota. Trzeci okres niemal podwoił już tę liczbę. Łączna masa pozostaje jednak znikoma — trylion razy mniejsza od ilości potrzebnej np. na obrączkę.

Choć może to rozwiewać nadzieje na praktyczną alchemię, eksperyment daje nową wiedzę o powstawaniu pierwiastków i wpływ pól elektromagnetycznych na jądra. Pokazuje też niezwykłą czułość ALICE, stworzonego do badania pierwszych chwil Wszechświata, a nie produkowania złota.